Controllo Anse
Prodotto analizzato:Anse per tamponi
Settore: Biomedical
Sistema di visione: Tattile SmartReader M6-4 con telecamera digitale LVDS 1024x768 BW
Illuminazione: 2 illuminatori IR
Descrizione dell'applicazione
Un leader mondiale nella produzione di sistemi di prelievo e trasporto in microbiologia, ha recentemente sviluppato dei sistemi automatici di laboratorio dedicati al processamento di campioni per batteriologia.
In particolare ha sviluppato una macchina che ha il compito di eseguire semine su piastra di cultura per analisi batteriologiche; il dispositivo è integrata con il sistema informatico del laboratorio a cui perviene il campione e l’automazione svolge le seguenti funzioni:
- lettura del codice a barre che identifica in modo univoco il campione ed il paziente dal quale proviene;
- preparazione del campione (agitazione o centrifuga);
- apertura della provetta contenente il campione;
- prelievo di un’aliquota del campione dalla provetta; questa operazione viene eseguita da un’ansa (anello in metallo) calibrata al fine di standardizzare la quantità di campione prelevato e processato;
- “semina” del campione su una piastra di Petri; in quest’ultima sono presenti dei nutrienti specifici e se il campione contiene agenti patogeni, in seguito ad incubazione, si svilupperanno le colonie batteriche che consentiranno ulteriori indagini. Per talune ricerche si semina un campione su più di un tipo di terreno (piastra);
- richiusura della provetta contenente il campione;
- chiusura, etichettatura di ogni piastra.
il cliente si è rivolto a Tattile, chiedendo un sistema di visione che permettesse di:
- controllare che l'ansa, montata su una sottile e delicata asta di metallo, sia sempre diritta e priva di residui per essere in condizioni di lavorare in modo quantitativamente accurato ad ogni ciclo;
- verificare che, dopo ogni pescaggio dell’ansa nella provetta e prima della semina sulla piastra, il campione sia stato effettivamente “prelevato” dalla provetta e sia presente un menisco di liquido nell’ansa.
Il cliente ha compreso la necessità di sostituire il sistema di visione usato in precedenza, basato su un pattern matching, perchè in un ambito delicato come quello delle indagini cliniche era necessario dotare il sistema di un sistema di visione al meglio dello stato dell’arte.
Il sistema Tattile è composto da:
- un analizzatore M6A
- un modulo espansione I/O.
- una testina B/W 1024x768.
- due illuminatori IR con regolatori switching per la loro alimentazione
Il sistema utilizza luce infrarossa intorno a 810 nm : questo la rende immune da disturbi generati dalle tipiche fonti di luce domestiche, in genere presenti anche nei laboratori..
Il programma presenta funzionalità in pre-analisi che eliminano riflessi indesiderati e individuano la posizione dell'ansa.
Dopodiché l'algoritmo prevede 3 analisi, ognuna eseguita su 4 anse diverse, per un totale di
12 combinazioni possibili:
Il primo controllo è il “Controllo Frontale” e viene eseguito ad inizio ciclo (cioè prima di processare un batch di campioni) sull'ansa vuota posta frontalmente alla telecamera, e verifica:
- che l'asticella (dell’ansa) sia dritta;
- che il rapporto tra la dimensione dell'ansa e il diametro dell'asta sia compatibile con il tipo di ansa (esistono aste in grado di prelevare quantità di campione diverse: 1 microlitro, 10 microlitri, 30 microlitri)
- che l'ansa sia vuota;
- che si trovi all'altezza corretta.
Il secondo controllo è il “Controllo Laterale” ed è eseguito ad inizio ciclo (cioè prima di processare un batch di campioni) sull'ansa vuota posta lateralmente alla telecamera, controlla:
- che l'asticella sia dritta;
- che il rapporto tra la dimensione dell'ansa e il diametro dell'asta sia compatibile con il tipo di ansa impostato
- che si trovi all'altezza corretta.
Il terzo controllo è il “Controllo Presenza Liquido” e viene eseguito sull'ansa dopo ogni pescaggio, con l’ansa posta frontalmente alla telecamera,
controlla:
- che l'asticella sia dritta
- che l'ansa sia piena (che il campione si trovi all’interno della stessa)
Il problema principale che si è presentato in fase di sviluppo del progetto è stato quello dell’illuminazione.
L’oggetto da misurare è una sottile pellicola d’acqua (menisco), talvolta invisibile ad occhio nudo, pertanto il team Tattile che ha seguito il progetto ha dovuto utilizzare particolari tecniche di illuminazione per riuscire ad avere i parametri necessari per la misurazione.
Questo “scoglio” è stato risolto grazie all’impiego di due tipi di illuminazione differenti:
- la retroilluminazione per le anse con volume maggiore di 1 microlitro (10 e 30 microlitri), perché la presenza del liquido genera un effetto “lente” che raccoglie la luce da un angolo più grande del solito, comprendendo anche un ampia regione scura. Il risultato è che una larga parte dell'ansa risulta molto scura, permettendo così la misurazione della stessa.
- Illuminazione con luce diretta per anse di dimensione 1 microlitro, perché la pellicola di liquido è troppo sottile per avere un potere ottico apprezzabile. In questo caso l'illuminazione frontale (che va a incidere sullo schermo riflettente del retro illuminatore e poi torna in camera) aumenta la distanza tra sorgente e campione e permette di apprezzare anche piccoli angoli di deviazione della luce, in presenza del menisco.
