細(xì)胞與基因治療（CGT）被認(rèn)為是未來(lái)醫(yī)學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)。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(dāng)前 CGT 的推廣應(yīng)用正面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)：由于該領(lǐng)域關(guān)鍵的無(wú)菌測(cè)試步驟繁瑣且過(guò)程緩慢，導(dǎo)致單劑量試劑價(jià)格昂貴。目前市面上，每劑試劑需要花費(fèi)近 50 萬(wàn)美元價(jià)錢，且每 1000 劑中就有 1 劑會(huì)因無(wú)菌檢測(cè)失敗而失效。高昂的時(shí)間和資金成本導(dǎo)致一些重病患者可能失去治療的機(jī)會(huì)。

來(lái)自Cambridge Consultants 的高級(jí)物理學(xué)家 Josh Gibson 和他的同事希望開發(fā)一種自動(dòng)化系統(tǒng)，以減少無(wú)菌測(cè)試的時(shí)間和資金成本。標(biāo)準(zhǔn)無(wú)菌測(cè)試過(guò)程繁瑣且緩慢，首先需要十天的培養(yǎng)期，然后是實(shí)際的無(wú)菌測(cè)試，這也可能需要十天的時(shí)間?！拔覀円庾R(shí)到，自動(dòng)化系統(tǒng)可以縮短測(cè)試時(shí)間，增加患者接受治療的可能性，并減少實(shí)驗(yàn)室中的勞動(dòng)密集型步驟”，Gibson說(shuō)。

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(dòng)污染檢測(cè)系統(tǒng) PureSentry 中。

普諾飛思基于事件的視覺(jué)技術(shù)受人眼視覺(jué)原理的啟發(fā)，其Metavision 傳感器包含 300，000 個(gè)獨(dú)立且異步像素。這些像素本質(zhì)上是相對(duì)變化檢測(cè)器，可以根據(jù)場(chǎng)景中任何對(duì)比度變化獨(dú)立激活。激活后，像素會(huì)創(chuàng)建一個(gè)時(shí)間戳事件流，對(duì)傳感器內(nèi)像素位置和亮度發(fā)生變化的方向進(jìn)行編碼。

基于事件的視覺(jué)優(yōu)勢(shì)

基于事件的傳感的獨(dú)特之處在于，只有當(dāng)對(duì)比度變化超過(guò)一定閾值時(shí)，傳感器才會(huì)生成輸出事件信息。相比傳統(tǒng)相機(jī)以固定的幀速率對(duì)場(chǎng)景進(jìn)行采樣，基于事件的方法具有更高的時(shí)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(duì)功耗、延遲和數(shù)據(jù)處理要求。

同時(shí)，基于事件的視覺(jué)還實(shí)現(xiàn)了更高的動(dòng)態(tài)范圍。細(xì)胞與周圍環(huán)境的對(duì)比度較低，普通光學(xué)顯微鏡通常需要借助染色標(biāo)記才能觀察識(shí)別。但基于事件的相機(jī)可以在低照明的環(huán)境中檢測(cè)未經(jīng)染色標(biāo)記的細(xì)胞，并且可以同時(shí)追蹤活細(xì)胞和微生物。此外，由于傳感器的動(dòng)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(xì)胞的風(fēng)險(xiǎn)。

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(xì)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(jìn)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(cè)的樣本是無(wú)菌的還是受污染的。“我們可以看到顯微鏡下細(xì)胞流動(dòng)經(jīng)過(guò)的信息，并且只使用我們關(guān)心的數(shù)據(jù)”，Gibson說(shuō)?！坝捎诨谑录膫鞲衅鞑粫?huì)記錄沒(méi)有變化的場(chǎng)景信息，（這意味著）機(jī)器學(xué)習(xí)算法可以更容易地識(shí)別這些細(xì)胞是 T 細(xì)胞還是其他奇怪東西。”

作為首個(gè)應(yīng)用普諾飛思基于事件技術(shù)的實(shí)時(shí)檢測(cè)原型設(shè)備，PureSentry 系統(tǒng)是在快速微生物檢測(cè)中部署事件相機(jī)的概念驗(yàn)證，也是應(yīng)用人工智能助力醫(yī)療行業(yè)的一個(gè)成功案例。目前，Cambridge Consultants 的研究人員已成功使用 PureSentry 實(shí)時(shí)區(qū)分大腸桿菌和 T 細(xì)胞。

PureSentry 不僅代表了未來(lái)細(xì)胞療法和生物工藝中污染檢測(cè)的重大突破，同時(shí)也揭示了自動(dòng)化檢測(cè)未來(lái)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(lái)還將在其他領(lǐng)域的污染物檢測(cè)發(fā)揮更大的潛力。