SENSIFIC 自动化实时成像和视觉分析系统

SENSIFIC用于细胞，颗粒，微滴等自动化成像和分析系统

1、 关于SENSIFIC

SENSIFIC GmbH是乌尔姆大学实验物理研究所的Othmar Marti教授的指导下建立的，三位科学家Daniel Geiger博士，Tobias Neckernuss博士和Jonas Pfeil博士是Sensific GmbH具有电子，机械，光学，微流体，生物学及数据分析等专业知识。SENSIFIC 为研发领域开发并提供光学测量和自动化系统，用于细胞，颗粒，微滴，细菌，藻类，纤维等等自动化实时成像和分析，实现观察（Observe），监测(Detect)，研究(Investigate)等多个功能，简称ODIN。ODIN分析它在多种场中看到物体，如亮场、暗场、相衬或荧光，这使得它适用于从生命科学到材料科学的许多应用，包括生命科学，医疗研究及材料科学等。

二、SENSIFIC产品 ：ODIN 光学成像及分析系统

1、ODIN实时、自动化的分析细胞，细菌和颗粒等

ODIN( observe, detect, investigate) 是专为满足现代科学需求而设计的下一代机器视觉系统。它提供先进成像技术并结合易于使用的分析和控制软件。每秒10000帧的实时数据处理使得控制和自动化实验以及具有高的时间分辨率和精度的设备变得简便。使用我们的软件，您可以轻松快速地执行标准分析，例如死细胞和活细胞计数以及未知样品的分析，并根据分析结果立即配置实验控制。ODIN可以在实验中执行各种任务，例如，分析在图像场中移动的物体或以高精度跟踪其位置。一些应用例如：

• 基于液滴的微流控

• 流式细胞术的成像

• 粒子和物体跟踪

• 过程分析和控制

ODIN 可以与具有C卡口或安装C卡口的显微镜兼容，与蔡司（Zeiss），奥林巴斯(Olympus)或尼康(Nikon)以及大多数类型显微镜兼容，只要提供足够在C接口上安装ODIN 的接口即可。

SENSIFIC即可提供ODIN 传感和控制单元用于升级客户现有的显微镜系统，也可提供针对客户应用的系统解决方案。

2、ODIN的关键技术参数

（1）传感器数据：

210 fps @ 1280×1024 像素，单色，10 位色深

达 10000 fps @ 400×32 像素，单色，10 位色深

在波长范围300-1000 nm，550nm峰值@ 54%量子效率下敏感

同时2个可自由选择的读出区域

（2）分析参数：

自动动态背景扣除，用于优化信噪比和测量稳健性

实时分析参数，如：大小、速度、位置、粒度、周长等。

以达 10000 fps 和 0.01 px 精度同时实时跟踪多达 8 个物体/粒子

（3）控制参数：

两个可自由编程且自主的触发器 （3.3V TTL）

图像捕获和分析结果之间的延迟<200微秒

准确控制<10纳秒

通过绘图中的区域标记进行简单的图形化编程

3、ODIN 视觉成像系统的特点

• 它以每秒达10000张图像的速度工作，并全自动和实时地评估它们。

• ODIN不需要缓冲，对测量结果的直接响应。

• 可以在200微秒的时间内分析每张图像，并以优于10纳秒的精度控制外部系统。

• ODIN在连续的工作流程中处理过程中的任务，包括检测，分析和分类。

• ODIN分析物体的可视化属性，例如大小，形状，粒度，周长，位置，速度等。

• ODIN运行智能算法，例如，自动稳定背景，使测量不依赖照明效果。

• ODIN提供完整的分析界面，能够在几秒钟内轻松表征完全未知的样品。例如，查找用于分类的相关参数。

• ODIN的设计人性化，可以在几分钟内集成到实验中，也可以立即进行配置以解决测量和控制任务。

4、ODIN 软件

ODIN提供了一个用户友好且功能丰富的图形用户界面：

观察：无延迟的实时图像，具有现代相机系统具有的可能设置。

分析：在显示基础图像及其特性的同时可以绘制可自由选择的分析参数。

控制：在图表中单击鼠标即可标记您要查找的内容以及ODIN程序本身。

三、SENSIFIC主要行业领域和应用

SENSIFIC 的应用领域包括生命科学，医学研究及材料科学，包括微生物学和流式细胞术的成像，合成生物学，微流控系统的分析和控制，微颗粒的分析和纯化，过程制造等。

例如在合成生物学领域，我们的系统可以简单快速地测量人造细胞和细胞样结构的浓度。例如，在基于微流控液滴中，我们的技术可以轻松监测和控制复杂系统，如生产单元和分拣设备。

ODIN 具有众多的潜在应用，几个常用应用的例子有：

1、 液滴微流控

ODIN是一种用户友好的机器视觉系统，可为您的实验提供光学分析和控制功能，特别是对于微流控中的液滴。它以每秒 10000 帧的帧速率实时全自动分析图像数据。测量结果在图像捕获后不到0.2毫秒内即可准备就绪，其应用可能性，是经典相机无法实现的。

ODIN可以轻松监测液滴的产生。以每秒数千的速率实时控制每个液滴的大小、间距和生产率，且没有时间限制。在微流控液滴实验中，采用不同生产率，尺寸和间距的流动聚焦微流体装置生产液滴，并用ODIN监测液滴，ODIN能够直接、连续、无延迟的为您提供测量参数。

可以在没有生化标志物的情况下确定具有不同物体的液滴群体。不仅可以检测颗粒是否被封装，还可以检测颗粒的数量和类型。

ODIN分析可见的物体，例如明场，暗场，相衬和荧光。此外，它可以在单个测量步骤中组合不同的对比度类型。例如，提供了有关相差和荧光中可见的特征的信息。例如允许您确定封装对象是否相互反应或与物质发生反应。

ODIN提供完整的分析界面，使您能够在几秒钟内轻松表征完全未知的样品。例如，查找用于分类的相关参数。

ODIN配备了功能强大的分析和控制软件。其图形用户界面用户友好，可以使用其完全图形化的界面立即掌握复杂的分析和控制任务。ODIN会自动地为您处理整个图像数据分析和测量结果的文档记录。它还可以直接以图形方式显示结果，以便您可以立即评估实验结果。此外，ODIN保存可确定的测量参数，与当前选择无关，从而为您提供以后进一步分析的选项。

ODIN可以很容易地将现有的显微镜升级为分析和控制单元。当然，我们还可根据您的要求为您提供系统解决方案，让您专注于研究。在这种情况下，我们将为您提供一个即用型测量和分拣系统。

2、 流式细胞术成像

ODIN可用于日常实验室检测的流式细胞术，ODIN是一种全自动机器视觉系统，可在基于图像的流式细胞仪中转动显微镜。将高分辨率视频显微镜的优势与流式细胞术的可能性相结合。实时测量每个细胞，节省宝贵的样品量和时间。凭借每秒大于1000个细胞的高通量，甚至可以测量微量细胞。

例如，ODIN可以很容易地检测活细胞和死细胞。通过用台盼蓝染色，膜完整性降低的细胞看起来更暗。除了活细胞和死细胞组外，还可以在中间范围内鉴定凋亡和改变的细胞。

ODIN可实现简单快速的捕获图像，可以在几秒钟内轻松记录数千张悬浮细胞的高质量图像。由于ODIN知道单元格何时在视野中，因此它只会存储包含单元格的图像。因此，图像系列捕获功能返回一个图像堆栈，其中每个图像都包含不同的单元格。这样可以大限度地提高数据的信息内容，并提高数据解释和进一步处理。

采用ODIN 在明场和相衬中捕获Jurkat细胞。使用每秒2800帧的帧速率和仅5μs的快门时间记录图像，在几秒钟内即可捕获数千张高质量的细胞图像。

此外，ODIN还可以执行复杂的任务，使用ODIN很容易识别血液成分。例如红细胞，白细胞和血小板可以很容易地通过其大小和对比度来区分。

3、 颗粒和物体追踪

机器视觉系统 ODIN 的新型粒子跟踪模块能够以每秒 10000 帧的速度同时对多达 8 个粒子进行高精度跟踪。实时计算，提供和记录位置和其他参数（例如粒子的长宽比，旋转和亮度）的分析。与传统的摄像机相比，ODIN不需要缓冲，因此可以连续和无限期地测量。因此，抽样的时代已经结束。通过函数拟合和算法，以达0.01像素的精度确定位置，即使是微小的运动也能被检测到。这种连续测量能力为科学开辟了新的应用可能性，例如在微流变学领域。

ODIN的粒子和物体跟踪模块是机械生物学领域的可行工具。例如，它可用于观察活性成分对单个细胞机械性能的影响。通过连续测量掺入颗粒的运动，可以直接以高的时间分辨率记录细胞力学和药物添加的影响。在60多分钟的测量中，我们跟踪了细胞中掺入的这些标记粒子的运动。在添加blebbistatin之后，运动行为的减少是可见的。特别是在较低频率下，颗粒的运动减少，表明抑制了细胞中的活性过程。这得到了统计测试的支持。由于我们有一个封闭的测量系统，因此细胞之间和细胞内不同区域的生物学变异不存在。因此，我们可以肯定地测量药物对单个细胞的影响。

ODIN还能跟踪宏观对象，可以在实验室中跟踪各种不同的物体，借助易于使用的图形用户界面，您可以在几秒钟内开始跟踪对象。所有这些都具有达0.0001秒的时间分辨率。我们高度复杂的算法强大，因此您可以可靠地跟踪对象。

我们用ODIN跟踪了一架小型玩具无人机的轨迹。因此，我们使用位置灯作为跟踪目标。其表观尺寸与相机镜头焦平面的距离相差一小部分像素。我们的算法可以精确地捕捉到这一点，即使没有立体设置，我们也可以重建3D轨迹。

ODIN具有复杂的软件，但易于使用

ODIN具有复杂的算法，可实现稳健而精确的颗粒跟踪。相比之下，操作简单。由于自动化程度高，设置都在几秒钟内完成，只要单击鼠标即可选择要在实时图像中跟踪的颗粒。

当然，ODIN自动为您完成整个测量文档。由于结果是实时可用的，因此您可以在进行实验时对其进行评估。

ODIN可轻松将现有显微镜升级为分析和控制系统，并与常见的C卡口相机物镜兼容。当然，根据要求，我们还为您提供系统解决方案，以便您可以专注于您的研究，并从我们这里获得一个随时可用的测量系统来满足您的需求。