細胞與基因治療（CGT）被認為是未來醫(yī)學(xué)的發(fā)展趨勢。CGT可以輔助治療癌癥和一些自身免疫性疾病、幫助改善免疫系統(tǒng)，以及治療患有神經(jīng)系統(tǒng)疾病的病人。但當前 CGT 的推廣應(yīng)用正面臨嚴峻的挑戰(zhàn)：由于該領(lǐng)域關(guān)鍵的無菌測試步驟繁瑣且過程緩慢，導(dǎo)致單劑量試劑價格昂貴。目前市面上，每劑試劑需要花費近 50 萬美元價錢，且每 1000 劑中就有 1 劑會因無菌檢測失敗而失效。高昂的時間和資金成本導(dǎo)致一些重病患者可能失去治療的機會。

來自Cambridge Consultants 的高級物理學(xué)家 Josh Gibson 和他的同事希望開發(fā)一種自動化系統(tǒng)，以減少無菌測試的時間和資金成本。標準無菌測試過程繁瑣且緩慢，首先需要十天的培養(yǎng)期，然后是實際的無菌測試，這也可能需要十天的時間?！拔覀円庾R到，自動化系統(tǒng)可以縮短測試時間，增加患者接受治療的可能性，并減少實驗室中的勞動密集型步驟”，Gibson說。

解鎖CGT大規(guī)模推廣應(yīng)用的關(guān)鍵

大約兩年前，Gibson 和同事偶然了解到了普諾飛思的基于事件的 Metavision 傳感器，并將其成功集成到自動污染檢測系統(tǒng) PureSentry 中。

普諾飛思基于事件的視覺技術(shù)受人眼視覺原理的啟發(fā)，其Metavision 傳感器包含 300，000 個獨立且異步像素。這些像素本質(zhì)上是相對變化檢測器，可以根據(jù)場景中任何對比度變化獨立激活。激活后，像素會創(chuàng)建一個時間戳事件流，對傳感器內(nèi)像素位置和亮度發(fā)生變化的方向進行編碼。

基于事件的視覺優(yōu)勢

基于事件的傳感的獨特之處在于，只有當對比度變化超過一定閾值時，傳感器才會生成輸出事件信息。相比傳統(tǒng)相機以固定的幀速率對場景進行采樣，基于事件的方法具有更高的時間分辨率（等效于 》10，000 fps），且產(chǎn)生的數(shù)據(jù)比傳統(tǒng)方法少10到1，000倍，因此降低了PureSentry 系統(tǒng)對功耗、延遲和數(shù)據(jù)處理要求。

同時，基于事件的視覺還實現(xiàn)了更高的動態(tài)范圍。細胞與周圍環(huán)境的對比度較低，普通光學(xué)顯微鏡通常需要借助染色標記才能觀察識別。但基于事件的相機可以在低照明的環(huán)境中檢測未經(jīng)染色標記的細胞，并且可以同時追蹤活細胞和微生物。此外，由于傳感器的動態(tài)范圍大，PureSentry 系統(tǒng)可以使用 LED 光源替代激光，從而降低了總體成本，并降低了光損傷細胞的風(fēng)險。

作為 PureSentry 系統(tǒng)的一部分，配備普諾飛思 Metavision 傳感器的顯微鏡可以捕獲視野內(nèi)細胞發(fā)生變化的數(shù)據(jù)，然后將這些數(shù)據(jù)發(fā)送到處理軟件進行算法處理，如人工智能事件分類算法和決策算法，從而判斷檢測的樣本是無菌的還是受污染的?！拔覀兛梢钥吹斤@微鏡下細胞流動經(jīng)過的信息，并且只使用我們關(guān)心的數(shù)據(jù)”，Gibson說。“由于基于事件的傳感器不會記錄沒有變化的場景信息，（這意味著）機器學(xué)習(xí)算法可以更容易地識別這些細胞是 T 細胞還是其他奇怪東西。”

作為首個應(yīng)用普諾飛思基于事件技術(shù)的實時檢測原型設(shè)備，PureSentry 系統(tǒng)是在快速微生物檢測中部署事件相機的概念驗證，也是應(yīng)用人工智能助力醫(yī)療行業(yè)的一個成功案例。目前，Cambridge Consultants 的研究人員已成功使用 PureSentry 實時區(qū)分大腸桿菌和 T 細胞。

PureSentry 不僅代表了未來細胞療法和生物工藝中污染檢測的重大突破，同時也揭示了自動化檢測未來發(fā)展的可能性。Gibson 和他的同事相信，搭載普諾飛思 Metavision 傳感器的 PureSentry 系統(tǒng)，未來還將在其他領(lǐng)域的污染物檢測發(fā)揮更大的潛力。