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可拍照的手機很常見,但你見過能夠拍攝顯微照片,而且是熒光顯微照片的手機嗎?
7月22日美國《公共圖書館·綜合》(PLoS ONE)雜志網(wǎng)絡(luò)版刊登專文對CellScope原型機進(jìn)行了介紹,稱這是臨床顯微鏡走出專業(yè)實驗室、走向民間的一大步.
物理學(xué)家組織網(wǎng)報道稱,美國加州大學(xué)伯克利分校的研究人員研制出一種顯微鏡手機,或稱CellScope,將熒光顯微技術(shù)與移動電話技術(shù)精美結(jié)合起來.這種手機不僅能夠拍出彩色的瘧疾寄生蟲照片,還可以拍攝貼上熒光標(biāo)記的肺結(jié)核病菌.更重要的是,它可將這些圖像和數(shù)據(jù)進(jìn)行無線傳輸,以供遠(yuǎn)程分析、診斷之用.
借助熒光技術(shù),手機拍攝出清晰顯微圖像
報道稱,加州大學(xué)伯克利分校的研究人員曾將便攜式顯微鏡安裝在手機上,制成亮視野顯微鏡手機,這種顯微鏡手機使用燈光或陽光等簡單的白光作為光源進(jìn)行拍照.最近,他們將這一方法進(jìn)行了改進(jìn),研制出指令性熒光顯微鏡手機.研究人員使用了一種特殊的染色劑,這種染色劑會釋放出特定的熒光波長來標(biāo)記樣本中的目標(biāo)物,如寄生蟲、細(xì)菌或細(xì)胞.
據(jù)加州大學(xué)伯克利分校發(fā)布的新聞公報稱,研究人員已用CellScope拍出受感染的血液和痰液樣本中的惡性瘧原蟲和鐮刀形紅血球細(xì)胞的清晰圖像.他們還拍攝了結(jié)核分枝桿菌的熒光圖像,并通過圖像分析軟件對肺結(jié)核病菌進(jìn)行了自動檢測.
拍攝時,手機上的顯微鏡的濾鏡會阻斷背景光,限制光源——一個簡單的發(fā)光二極管(LED),然后通過460納米波長的光線激活綠色熒光染料.使用裝有320萬像素攝像頭的CellScope,可拍攝出分辨率為1.2微米的清晰圖像.而與之相比,人類的紅血球細(xì)胞直徑約為7微米.
成本低廉操作簡便
相較于幾年以前,發(fā)光二極管的功能越來越強大,價格也越來越便宜,因此,根本不必要為了獲取滿意的圖像而花費數(shù)千美元去追求汞弧燈和高靈敏度的照相機.一個零售價僅為幾美元的大功率發(fā)光二極管,加上一個典型的可拍照手機,就可以拍攝出足以滿足臨床需要的圖像.因此,成本不再是個問題.
此項研究的負(fù)責(zé)人、加州大學(xué)伯克利分校的生物工程學(xué)副教授丹·弗萊徹指出,同標(biāo)準(zhǔn)的光學(xué)顯微鏡相比,熒光顯微術(shù)需要更多的設(shè)備,如濾鏡和特殊的光源光照,因此會更昂貴一些.但通過使用目前手機現(xiàn)有的高像素攝像頭和相對來說并不算昂貴的組件,已完全可以在手機上建立一整套的熒光系統(tǒng).
CellScope不僅成本低廉,也很易于操作.雖然熒光顯微鏡有不少附加器件,但操作起來并不繁瑣,無需進(jìn)行更多的專業(yè)訓(xùn)練.使用標(biāo)準(zhǔn)光學(xué)顯微鏡進(jìn)行醫(yī)學(xué)拍照,拍照者需要從正常的細(xì)胞中分揀出病原體;而使用CellScope進(jìn)行拍照,拍照者只需要在手機顯示屏上找出那些形狀正確、大小合適的東西就行了.
結(jié)合移動網(wǎng)絡(luò)催生廣泛用途
目前,全球的手機用戶超過35億.手機與互聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合,不僅徹底改變了人們的通信方式,也帶來了許多其他變化.CellScope的推出,就將給那些偏遠(yuǎn)地區(qū)和貧困國家的病患帶來福音.
研究論文的合著者之一大衛(wèi)·布雷斯勞爾則認(rèn)為,安裝了圖像分析軟件的手機變成了一個獨立的野外實驗室,是一個"良好的流行病學(xué)監(jiān)測平臺",它將大大縮短傳染性疾病的篩選、診斷和治療的時間,有助于流行性疾病的早期預(yù)警.
弗萊徹指出,世界上有不少地方缺乏足夠的醫(yī)療設(shè)施,但這些地區(qū)往往會有很好的移動網(wǎng)絡(luò)服務(wù).利用這些移動網(wǎng)絡(luò),可將拍攝的圖像無線傳輸?shù)脚R床中心進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷,這就相當(dāng)于給這些地區(qū)帶來了成本低廉、易于使用的實驗室設(shè)備.相信在那些醫(yī)療保健體系飽受成本超支困擾的發(fā)展中國家中,CellScope將來一定會有用武之地.
報道稱,甚至有農(nóng)業(yè)專家也對CellScope感興趣,想要用它來幫助監(jiān)測及診斷農(nóng)作物疾病.農(nóng)民可以將受害作物葉片的顯微圖像傳送到實驗室進(jìn)行分析,而不必采集葉子的實物樣本.
目前,研究人員正在努力開發(fā)功能更強大的CellScope原型機,以便開展進(jìn)一步的現(xiàn)場測試.
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