گچت LabCam
تصویر برداری میکروسکوپی از طریق گوشی همراه برای تحقیق و استفاده بالینی

گوشی های هوشمند از ابتدای دهه 2000 در زندگی ما بوده اند که تا پایان سال 2015 ، 2 میلیارد نفر در سرتاسر جهان دارای تلفن هوشمند بودند و پیش بینی می شود میزان نفوذ گوشی های هوشمند به حدی افزایش یافت که تقریباً 80 درصد از جمعیت جهان تا سال 2020 دارای این ابزار می باشد. گوشی های هوشمند مجهز به انواع حسگرهای پیشرفته مانند دوربین های دیجیتال ، میکروفون ها و شتاب سنجها و … هستند که مقرون به صرفه بودن ، استفاده گسترده ، قدرت محاسباتی و اتصال آنها ،استفاده از سیستم های تصویربرداری ، سنجش و تشخیص را دارند.

 

گچت LabCam

 

LabCam به شما این امکان را خواهد داد تا بتوانید هنگام مشاهده تمام تصاویر در میکروسکوپ  آن را برای دیگران هم به اشتراک بگذاریدو حتی شما می توانید یک مناظره علمی و یا یک کلاس درس پاتولوژی را از این طریق داشته باشید. این گجت قابل حمل و کاملا بادوام را می توانید با میکروسکوپ و یا بدون آن استفاده کنید. Labcam محصول کشور آمریکا  که تنها قابلیت اتصال روی سری ایفون و با قیمت 290 دلار به فروش می رسد  و طرفدار آن دانش آموزان و دانشجویان پزشکی می باشد.

 

در حقیقت ، سیستم های تصویربرداری و سنجش مبتنی بر گوشی همراه قبلاً در برنامه های مختلفی از جمله شیمی بالینی ، نظارت زیست پزشکی و زیست محیطی مانند تجزیه و تحلیل مواد غذایی، تشخیص انواع مختلف شیمیایی و آنالیتهای بیولوژیکی مانند سلولها ، انگلها، باکتریها، پروتئینها، نشانگرهای مختلف زیستی، نانوذرات و حتی اسیدهای نوکلئیک مورد استفاده قرار گرفته اند.. در بسیاری از این سیستم عامل ها ، پردازش داده های به دست آمده و آنالیز محاسباتی حاصل از آن یا بر روی گوشی هوشمند یا روی یک سرور محلی یا از راه دور با استفاده از یک برنامه کاربردی هوشمند ساخته شده انجام می شود. در برخی موارد ، مؤلفه های جانبی لوازم جانبی تلفن همراه ، به عنوان مثال ، تراشه تصویرگر مکمل فلز اکسید نیمه هادی (CMOS) از ماژول دوربین ، می تواند برای برنامه های میکروسکوپی پیشرفته و فلوسیتومتری نیز استفاده شود، در این حالت از یک لپ تاپ یا یک تبلت می توان برای بازسازی تصویر و تجزیه و تحلیل مرتبط استفاده کرد.

 

تصویر برداری میکروسکوپی

 

میکروسکوپ ، سنجش و تشخیص مبتنی بر گوشی همراه

روشهای مختلف تصویربرداری میکروسکوپی با گوشی های همراه در اختیار شما قرار گرفته است تا بتواند سیستم عاملهای حسگر قابل حمل را فراهم کند که بطور بالقوه برای تشخیص زود هنگام و جلوگیری از انواع مشکلات بهداشتی مورد استفاده قرار می گیرد. در میان این موارد ، میکروسکوپ فلورسانس مبتنی بر گوشی های هوشمند یکی از متداول ترین روش های تصویربرداری است. طراحی این ابزارهای میکروسکوپی مبتنی بر گوشی همراه کاملاً جمع و جور ، شامل یک واحد اتصال سه بعدی Opto-Mechanical چاپ شده ، یک لنز خارجی برای بزرگنمایی ، یک فیلتر تحریک و یا یک فیلتر انتشار ، دایودهای ساطع کننده نور (LED) یا دایودهای لیزر تشکیل شده است. منبع تحریک ، یک مرحله ترجمه برای تنظیم میدان دید و تمرکز و یک سینی نمونه.زمانی یک پلتفرم آشکارسازی اشرشیا کولی مبتنی بر نقطه کوانتومی گزارش شده با کانالهای مویرگی مبتنی بر شیشه را که با آنتی بادی های مخصوص E. coli پوشانده شده است ، گزارش کرد. این پلت فرم محدودیت تشخیص 5-10 CFU در میلی لیتر را برای نمونه های شیر بدون چربی آلوده به E. coli فراهم کرده است. در یک مطالعه دیگر ، از میکروسکوپ فلورسانس مبتنی بر گوشی همراه به عنوان یک فلوسیومتر جریان تصویربرداری برای تجزیه و تحلیل نمونه های خون و میزان آلودگی بیولوژیکی نمونه های آب آشامیدنی استفاده شده است. در این طرح ، برانگیختن برچسب های فلورسنت با استفاده از LED ها انجام شده است و از ویژگی های ضبط ویدیوی تلفن همراه برای تصویربرداری از ذرات دارای برچسب فلورسانس در جریان در کانال های میکرو فلوریدی مبتنی بر پلی مودیمیلسیلوکسان استفاده شده است. یکی دیگر از پلت فرم های تصویربرداری مبتنی بر تلفن همراه ، امکان شناسایی سریع و حساس و شمارش خودکار پاتوژن های موجود در آب (مثلاً کیست های Giardia lamblia) را در نمونه های آب با حجم زیاد (به عنوان مثال ، 10 میلی لیتر) با استفاده از الگوریتم های پردازش تصویر و یادگیری ماشین امکان پذیر کرد. این طرح از یک میکروسکوپ فلورسانس مبتنی بر گوشی های هوشمند ، یک کاست پردازش نمونه یکبار مصرف و یک برنامه هوشمند ساخته شده از گوشی هوشمند تشکیل شده است. کل زمان برای نتیجه ، از جمله جمع آوری نمونه ، برچسب زدن ، فیلتراسیون ، تشخیص نوری و شمارش خودکار ، تقریباً 1 ساعت است که در مقایسه با روش های معمولی کوتاه تر است که می تواند بیش از 24 ساعت طول بکشد. این سکوی دستی و مقرون به صرفه فقط حدود 205 گرم وزن دارد و محدودیت تشخیص تقریباً 12 کیست در هر 10 میلی لیتر با دقت طبقه بندی کیست G. lamblia در حدود 95٪ برای نمونه های آب غیر قابل شرب، حوضچه ، شیر آب و معرف را فراهم می کند.

 

 

میکروسکوپ های فلورسانس مبتنی بر گوشی های هوشمند نیز برای تصویربرداری از نمونه های بیولوژیکی اندازه نانو استفاده شده اند. در طراحی این میکروسکوپها ، از یک نورپردازی مبتنی بر لیزر دایود با زاویه بسیار مورب (به عنوان مثال ، 75 ° درجه سانتیگراد) برای برانگیختن برچسب ها و ذرات فلورسنت هدف استفاده می شود ، که به دلیل وجود یک رد قوی از پرتوهای تحریک کننده ایجاد می شود. دیافراگم عددی کم سیستم دوربین گوشی همراه براساس این طرح ، 100 نانومتر از ذرات فلورسنت جدا شده و سیتومگالوویروسهای انسانی با استفاده از ضمیمه گوشی هوشمند مقرون به صرفه و با وزن تقریبی 186 گرم تصویربرداری شدند. یک طراحی مشابه ، امکان تصویربرداری و اندازه گیری طول مولکولهای DNA دو رشته ای با دقت اندازه گیری <1000 جفت پایه (کشیده شده بر روی یک سطح و برچسب زدن با یدید YOYO-1) با استفاده از گوشی هوشمند را فراهم می کند. این پلت فرم تصویربرداری و اندازه گیری DNA با قابلیت استفاده از تلفن همراه می تواند به عنوان ابزاری برای مراقبت از نقاط مفید در تشخیص ژن های ضد میکروبی در برابر داروهای ضد میکروبی که باعث ایجاد مشکل در درمان عفونت ها در انسان می شوند ، کمک کند.

از گوشی های هوشمند همچنین به عنوان خواننده های رنگ سنجی استفاده شده است، به عنوان مثال ، آزمایش حساسیت به داروهای ضد میکروبی و تجزیه و تحلیل تست های مبتنی بر ELISA مانند اوریون ایمونوگلوبولین ، سرخک IgG و تبخال سیمپلکس سیمپلکس تست های IgG ، با یک سطح عملکرد بسیار مشابهی در مقایسه با خوانندگان صفحه بالینی مورد تأیید FDA در ایالات متحده بود. این طرح تلفن همراه مبتنی بر خواننده 96 حلقه ای یک واحد اتصال سه بعدی اپتومکانیکی چاپ شده تشکیل شده است که 96 کابل فیبر نوری پلاستیکی چند حالته را در خود جای داده است که هر یک به چاه های جداگانه یک صفحه چاه یکبار مصرف وصل می شوند ، امکان اندازه گیری نور منتقل شده از چاه ها ، به طور موازی و بدون نیاز به اسکن مکانیکی می باشد. در این دستگاه بخوبی، چاه ها با استفاده از آرایه ای از LED ها روشن می شوند و یکنواختی روشنایی با استفاده از دیفیوزر نوری تضمین می شود. تجزیه و تحلیل کمی از سیگنال نوری که با آرایه فیبر نوری انجام می شود ، به سرعت با استفاده از الگوریتم تجزیه و تحلیل تصویر مبتنی بر یادگیری ماشین و بدون نیاز به خواننده خبره ، بر روی سرور (به عنوان مثال ، یک لپ تاپ ساده) انجام می شود. این گوشی همراه و صفحه مقرون با تجزیه و تحلیل توان بالا از نمونه های بیولوژیکی برای بسیاری از بیماران به طور همزمان می باشد.

 

 

یکی دیگر از روشهای مهم تصویربرداری که با گوشی های هوشمند ادغام شده است ، میکروسکوپ میدانی روشن است. در این حالت تصویربرداری ، یک نمونه مورد علاقه با استفاده از نور سفید (به عنوان مثال ، یک پهنای باند LED) روشن می شود و از طریق دوربین گوشی به همراه یک لنز خارجی که برای بزرگنمایی استفاده می شود ، تصویربرداری می شود. این طرح کم هزینه می تواند برای تشخیص عوامل بیماری زا حتی در تنظیمات کم مصرف استفاده شود. به عنوان مثال ، D’Ambrosio و همکاران یک میکروسکوپ ویدیویی مبتنی بر گوشی همراه ایجاد کرد تا بتواند به طور خودکار میکروفیلاریای Loa loa را در نمونه های خون کامل و بدون هیچگونه مراحل برچسب گذاری تشخیص دهد. در این طرح ، یک آرایه LED نمونه کل خون را در مویرگها روشن می کند و میکروسیدانی موجود در خون با پردازش قاب های متوالی به دست آمده از هر میدان دید نمونه ، با نتایج ارائه شده در کمتر از 2 دقیقه شناسایی می شود. آزمایش میدانی از این نمونه اولیه در کامرون ، آفریقای مرکزی با استفاده از 33 بیمار آلوده به لوا انجام شد که نشانگر 94٪ ویژگی و حساسیت 100٪ در مقایسه با تعداد دانه های دستی ضخیم است. مطالعه اخیر دیگر عملکرد میکروسکوپ میدانی روشن مبتنی بر گوشی های هوشمند را برای تشخیص علامت گذاری برچسب Schistosoma spp ارزیابی کرده است. تخم مرغ در نمونه های ادرار در مناطق روستایی آکرا ، غنا ، آفریقا. این میکروسکوپ مبتنی بر مقرون به صرفه و قابل حمل بر پایه گوشی های هوشمند دارای رزولوشن مکانی تقریبا 0.87 میکرومتر است و از یک مرحله ترجمه برای اسکن اسلای میکروسکوپ برای حضور تخم های خون ساز Schistosoma استفاده می کند. آزمایش های میدانی انجام شده با این میکروسکوپ تلفن همراه حساسیت 72.1٪ ، ویژگی 100٪ ، ارزش پیش بینی مثبت 100٪ و ارزش پیش بینی منفی 57.1٪ را نشان داد.

 

 

تجاری سازی ابزار اندازه گیری مبتنی بر گوشی همراه

علاوه بر این آزمایش های اثبات مفهوم و همچنین اعتبار بالینی و آزمایش های مرتبط ، چندین ابزار اندازه گیری زیست پزشکی مبتنی بر تلفن های هوشمند وجود دارد که از نظر تجاری در دسترس هستند. به عنوان نمونه، یک سیستم تصویربرداری انتقال و بازتاب مبتنی بر گوشی همراه برای ایجاد یک اسکنر تست تشخیصی سریع قابل حمل و مقرون به صرفه طراحی کرد. با استفاده از این دستگاه اسکنر در تلفن همراه ، تصویری از یک آزمایش تشخیص سریع ضبط شده و به صورت دیجیتالی بر روی گوشی برای اسکن خودکار و اندازه گیری نتایج آزمایش از طریق یک برنامه هوشمند ساخته شده توسط گوشی هوشمند پردازش می شود. این پلت فرم تصویربرداری مبتنی بر گوشی همراه توسط  (Holomic/Cellmic, LLC (CA, USA تجاری سازی شده است و هم  اکنون برای تعیین کمی از آزمایش های مختلف رنگ سنجی و فلورومتریک در چندین کشور در حال استفاده است. میکروسکوپ بازتاب تجاری مبتنی بر گوشی همراه دیگر که توسط MetaOptima Technology، Inc. (ونکوور ، BC ، کانادا) تحت عنوان MoleScope منتشر شده است که این دستگاه امکان ضبط تصاویر با کیفیت بالا از پوست (به عنوان مثال خال) را فراهم می کند و آنها را از طریق یک برنامه با متخصصان پزشکی به اشتراک می گذارد.

چشم انداز آینده

ابزارهای تصویربرداری ، سنجش و تشخیص مبتنی بر گوشی همراه فوق الذکر ، همراه با بسیاری دیگر ، ممکن است تبدیل کننده اندازه گیری های پیشرفته پزشکی و آزمایش برای دستیابی به منابع ضعیف ، دفاتر خدمات مراقبت و حتی به خانه های ما باشند و اطلاعات بیشتری کسب می کنند. و با ظهور اینترنت و شبکه های 5G و محاسبات قدرتمندتر هستند. همه این موارد اتصال و دسترسی شدید به منابع محاسباتی پیشرفته ، از جمله تجزیه و تحلیل داده های مبتنی بر یادگیری ماشین را فراهم می کند که برای مهار داده های تصویربرداری ، سنجش و تشخیص میکروسکوپی حاصل از تولید چنین ابزارهای اندازه گیری موبایل استفاده خواهد شد. این قابلیت ها فرصت های منحصر به فرد و یک ابزار بسیار مورد نیاز بخصوص برای تحقیقات میکروبیولوژی ، داروهای پیشگیری و دقیق و همچنین ابتکارات میکروبیوم را فراهم می کند.

 

منبع : https://www.futuremedicine.com/

 

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *