高通量成像
高通量成像是一种可对大量样本自动进行光学成像和图像分析的技术。该技术有助于表型筛选试验，评价细胞、细胞模型或生物体对各种类型干扰剂的反应。选择用于高通量成像的显微镜系统时，不仅要寻找具有所需特点/功能的系统，还要严格评价其可靠性和容量。这两个因素都会对通量和效率产生实质影响。
高通量成像产品
尼康推出了面向高通量和高内涵成像应用的BioPipeline系列仪器。BioPipeline LIVE高内涵成像系统是尼康针对体外保存的活细胞高通量和高内涵成像的解决方案。该系统以尼康旗舰产品Ti2-E电动倒置显微镜为基础，集成了培养系统和样本交换机械臂，在维持细胞培养环境稳定的同时，可实现最多44个多孔板的自动交换。
BioPipeline PLATE高内涵成像系统和BioPipeline LIVE相似，也基于Ti2-E显微镜，但不含培养系统。与所有BioPipeline系统一样，BioPipeline PLATE完整集成了NIS-Elements软件，包括在多个用户和/或样本中为不同的自动采集分配时间的NIS-Elements Scheduler工具。
尼康BioPipeline SLIDE高内涵成像系统则配置在Ni-E电动正置显微镜上，并专门针对玻片扫描/制备在标准显微镜玻片上的固定样本的全玻片扫描成像等应用。该系统的Marzhauser Slide Express 2玻片装载机械臂最多可容纳和交换120个载玻片。所有BioPipeline系统均可配备一台连接速度10 GbE、存储空间200 TB的专用服务器，有助于防止发生成像和分析管线拥堵。
BioPipeline LIVE和BioPipeline SLIDE都能与尼康AX / AX R共聚焦显微镜配备，组成适合高通量成像、拥有点扫描系统25 mm绝佳视野的共聚焦系统。AX R还具有尼康高速共振扫描系统，进一步加快了数据的采集速度。
●: 包含, ⚬: 选配
| BioPipeline LIVE高内涵成像系统 | BioPipeline PLATE高内涵成像系统 | BioPipeline SLIDE高内涵成像系统 | |
|---|---|---|---|
| 最大样本容量 | 44 | 44 | 120 |
| 自动样本交换 | yes | yes | yes |
| 专用容器/玻片类型 | 96孔板 384孔板 |
96孔板 384孔板 |
标准显微镜载玻片 |
| Z轴对焦校正 | 完美对焦系统4（PFS4） 自动对焦 |
完美对焦系统4（PFS4） 自动对焦 |
自动对焦 |
| 兼容的成像技术 | BioPipeline LIVE | BioPipeline PLATE | BioPipeline SLIDE |
| 明场 | yes | yes | yes |
| 相差 * | yes | yes | yes |
| 微分干涉相差（DIC） | no | no | yes |
| 暗场 | no | no | yes |
| 尼康高级调制相差（NAMC）* | yes | yes | no |
| 容积对比 | yes | yes | no |
| 宽场荧光 | yes | yes | yes |
| 共聚焦 | yes | yes | no |
*鉴于个别孔内的光线弯曲效应，这些相差技术可能不适合所有应用和放大倍率范围。
相关文献
关于高通量成像
在一个孔板中进行多维度采集时的软件对话框
选择高通量、高内涵还是二者兼顾？
“高通量”和“高内涵”这两个词互换使用并不罕见。其关键区别在于采集图像数据的维度（也称信息含量）不同。信息含量越高，越有利于更好地表征复杂表型。“高内涵”往往意味着使用多个荧光通道表征多个生物标志。反之，“高通量”指的是能够处理样本的数量的多少而不是采集数据的信息含量的高低。也可用高通量方式完成高内涵成像（海量样本、高数据维度），这种方法有时被称为“高内涵筛选”。
幸运的是，尼康BioPipeline系统既适合高通量方法，也适合高内涵方法。这些系统以尼康核心显微镜产品为基础，其模块化程度和升级性能普遍优于酶标仪这样的“箱式系统”。 相机、物镜、共聚焦扫描仪等都可在现有系统上移入/移出。
原始图像
利用Clarify.ai软件模块消除模糊之后的同一图像
人工智能助力高通量成像和分析
人工智能在显微术方面最为人们所看好的前景是揭示新型图像分析。诚然，新型分析意义重大且效果突出，最典型的例子就是预测未染色样本中的染色模式（例如根据相差图像预测细胞核DAPI染色）。不过，按理说人工智能的更大好处是能够比传统方法明显更快地进行常规分析，从而颠覆实验设计的规则。
尼康致力于在NIS.ai（NIS-Elements软件中提供的一系列不断扩大的软件模块）的加持下设计更加可靠的基于深度学习的图像分析工具。可能影响高通量成像的NIS.ai模块包括：
- Clarify.ai: 经过预训练后，该模块能快速自动消除宽场落射荧光图像中的焦外模糊。
- Segment.ai: 经过训练后，该模块能够分割图像特征，包括可能被经典阈值法遗漏的特征。
- Convert.ai: 经过训练后，该模块能够根据以上描述的参考相差图像通道预测另一图像通道中的特征。
选择针对高通量成像的共聚焦扫描仪
市场上的共聚焦显微镜系统品种繁多，其中最主要的两种设计类型为点扫描仪式和转盘式。共聚焦扫描仪十分适合观察厚标本内的清晰二维平面。BioPipeline LIVE和BioPipeline PLATE均可配置使用这两种类型的共聚焦系统。.
转盘式共聚焦系统的优势在于操作简单、成像速度快，但其成像深度有限，一般小于50 m。尼康则有幸能提供支持高通量共聚焦成像的大视野（FOV）转盘系统。
点扫描共聚焦系统能对样本在数百m深度成像。为支持高通量成像，尼康AX / AX R共聚焦系统将深度成像与25 mm大视野结合在一起。此外，AX R还利用尼康新一代低噪点共振扫描系统缩短了成像时间，但成像质量却丝毫不减。
使用传统18 mm视野（FOV）时，要获得这张大图必须采集48张不同的平铺图像。
使用BioPipeline Live、BioPipeline Plate和AX / AX R共聚焦系统的25 mm大视野时，相同倍率下仅需24帧。
词汇表
- Z轴对焦校正
- 由于错误可能会在自动采集过程中被忽略，所以能否确保正确的Z平面处在焦点上对于高通量成像格外重要。尼康的完美对焦系统是维持用户或软件可选择的平面处于焦点上的领先硬件解决方案。自动对焦是基于软件的例行程序，它通过Z轴扫描识别正确的焦平面，找到对比/锐度最高的平面。
- 专用容器/玻片类型
- 基于倒置显微镜的BioPipeline LIVE和PLATE系统比正置显微镜更适合像多孔板这样的分隔式培养皿成像。这种情况下，容器底部应采用优质光学材料制作。BioPipeline SLIDE则是基于正置显微镜，它是传统载玻片成像的常见选择。
- 兼容的成像技术
- 一般来说，高通量成像显微镜系统具备透射成像模式（如相差）以及荧光成像模式（如宽场或共聚焦）的功能。
- 最大样本容量
- 是指玻片装载机械臂/样本架中能容纳的自动化实验使用的容器、孔板或显微镜玻片（如适用）的最大数量。参见“专用容器/玻片类型”。
- 自动样本交换
- 是指样本容器或显微镜玻片在显微镜载物台与培养箱或玻片装载机械臂/样本架之间的自动交换。