Robotische sample loaders voor geautomatiseerde verwerking van preparaatglaasjes

De configuratie voor 160 glaasjes is bedoeld voor standaard microscoopglaasjes van 76 × 26 × 1 mm. Elke houder bevat vier glaasjes en twee magazijnen bieden elk plaats aan 20 houders, goed voor de volledige batchcapaciteit van 160 glaasjes. De configuratie voor 80 glaasjes gebruikt dezelfde opstelling met twee magazijnen, maar bevat per houder twee glaasjes van 76 × 50 × 1 mm. Beide configuraties behouden dus dezelfde workflow met houders en magazijnen, terwijl de monsterdichtheid verandert. De keuze moet niet alleen op capaciteit worden gebaseerd, maar op het werkelijke formaat van het glaasje, inclusief labels, dekglaasjes en bevestigingen, waarbij de mechanische passing tijdens de systeemintegratie moet worden gecontroleerd.

Elk glaasje blijft tijdens het laden, scannen en ontladen vastgezet in een speciale houder. Het robotmechanisme verplaatst de complete houder in plaats van de afzonderlijke glazen glaasjes vast te grijpen, zodat bewegende onderdelen niet in contact komen met de oppervlakken van de glaasjes. Een vergrendelmechanisme in elk magazijn houdt geladen houders op hun plaats wanneer het magazijn tussen werkbank en loader wordt verplaatst. Geïntegreerde sensoren bewaken de laadworkflow en kunnen de besturingssoftware informatie geven over de systeemstatus. Een optioneel assistentieplatform maakt het handmatig plaatsen en verwijderen van glaasjes in en uit de houders tijdens de laboratoriumvoorbereiding eenvoudiger.

Het robotische laadproces duurt 10 seconden per houder, oplopend tot 15 seconden wanneer de LED-preview is ingeschakeld. Een representatieve beeldvormingscyclus duurt doorgaans minder dan 60 seconden voor een gebied van 15 × 15 mm bij een vergroting van 20×. De totale doorvoercapaciteit hangt ook af van belichtingstijd, beeldvormingskanalen, autofocusroutines, overlap tussen tegels, camera-uitlezing en gegevensverwerking. Systeemontwerpers moeten daarom de robotische overdrachtstijd en de beeldacquisitietijd apart berekenen voordat zij het aantal glaasjes per uur inschatten. Hoewel de preview vijf seconden toevoegt aan het laadproces, kan deze de daaropvolgende acquisitietijd verkorten wanneer alleen geselecteerde gebieden met hoge resolutie moeten worden gescand.

De loader kan worden geconfigureerd met de platforms OpenStand, Leica DM6, Nikon Ni, Olympus BX63 en Zeiss AxioImager2. De kritische mechanische eis is een vaste tafel of een microscoop die voor laden en ontladen betrouwbaar kan terugkeren naar een gedefinieerde Z-positie. Andere microscoopconfiguraties zijn mogelijk, maar vereisen een toepassingsspecifieke mechanische en besturingstechnische beoordeling. Bij de integratie moeten de laadpositie, het bewegingsbereik van de tafel, de vrije ruimte voor objectieven, de focuspositie en de beschikbare ruimte rond het microscoopframe worden gecontroleerd. Een compatibel microscoopmodel alleen neemt de noodzaak niet weg om de volledige optische, mechanische en softwareconfiguratie te valideren.

De SL160 robotische sample loader maakt gebruik van ProScan-besturing en wordt geleverd met een open software development kit. De hostapplicatie moet de selectie van houders, de robotische overdracht, de beweging van de tafel, de optionele preview en de daaropvolgende beeldvormingssequentie coördineren. Geïntegreerde sensoren en Encoders leveren informatie waarmee beweging en laadstatus kunnen worden bewaakt. De SDK ondersteunt systeemintegratie, maar de uiteindelijke workflow, gebruikersinterface, beeldacquisitie en toepassingsspecifiek foutherstel moeten nog steeds binnen het bredere systeem worden geïmplementeerd. OEM-teams moeten software-inbedrijfstelling en exception testing opnemen in het integratieplan, in plaats van de loader als een zelfstandige glaasjesscanner te behandelen.

De tafel heeft een gemiddelde unidirectionele herhaalnauwkeurigheid van ±0,2 µm en een minimale stapgrootte van 40 nm, of 20 nm met de optionele kogelomloopspindel met een spoed van 1 mm. De aanbevolen verplaatsingssnelheid is 40 mm/s met de standaardspindel en 20 mm/s met de versie met een spoed van 1 mm, terwijl de maximale snelheden respectievelijk 100 mm/s en 50 mm/s bedragen. De metrische nauwkeurigheid is gespecificeerd als 0,2 µm/mm, waarbij optionele Encoders een resolutie van 100 nm bieden. Deze waarden ondersteunen nauw op elkaar gepositioneerde stappen voor tiled acquisitie, maar de uiteindelijke beeldregistratie hangt ook af van de optiek, camerakalibratie, focusstabiliteit en besturingssoftware. De prestaties van beeldgebaseerde stitching moeten daarom worden getest met de beoogde vergroting en het beoogde monstertype.

De volledige afmetingen van de loader bedragen 850 × 650 × 710 mm, gemeten als breedte, lengte en hoogte. De afzonderlijk opgegeven massa’s zijn ongeveer 41 kg voor de basiseenheid, 33 kg voor de afdekkappen, 4 kg voor de tafel en 11 kg voor OpenStand. Wanneer alle vier de genoemde componenten aanwezig zijn, bedraagt hun gezamenlijke massa ongeveer 89 kg, exclusief camera’s, verlichtingsapparatuur en andere accessoires. De ondersteunende werkbank moet daarom worden gekozen op basis van zowel de statische belasting als de positioneringsstabiliteit die het beeldvormingsproces vereist. Er moet ook extra toegang worden voorzien voor het laden van magazijnen, het aansluiten van kabels, onderhoud aan afdekkappen en de integratie van de gekozen microscoop, aangezien installatievrije-ruimtematen niet zijn gespecificeerd.