चिकित्सा इमेजिंग डिवाइस में iPhone morphs

कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, डेविस के शोधकर्ताओं की एक टीम ने रोजमर्रा के आईफ़ोन को चिकित्सा-गुणवत्ता इमेजिंग और रासायनिक पहचान उपकरणों में बदल दिया है। ऐड-ऑन सामग्रियों के साथ जिनकी लागत एक विशिष्ट ऐप के रूप में होती है, डेक-आउट स्मार्टफोन विस्तृत माइक्रोस्कोपी और स्पेक्ट्रोस्कोपी प्रदर्शन करने के लिए अपनी ऊँची इंद्रियों का उपयोग करने में सक्षम होते हैं।

टीम 16-20 अक्टूबर, 2011 को कैलिफोर्निया के सैन जोस में ऑप्टिकल सोसाइटी (ओएसए) की वार्षिक बैठक में अपने निष्कर्ष प्रस्तुत करेगी।

ध्रुवीकृत प्रकाश फिल्टर के माध्यम से ली गई एक चीनी क्रिस्टल की छवियां। वाम: पारंपरिक माइक्रोस्कोप। सही: सेल फोन माइक्रोस्कोप। OSA के माध्यम से

बढ़े हुए आईफ़ोन डॉक्टरों और नर्सों को विकासशील देशों में रक्त रोगों का निदान करने में मदद कर सकते हैं जहां कई अस्पतालों और ग्रामीण क्लीनिकों में प्रयोगशालाओं तक सीमित या कोई पहुंच नहीं है। संशोधित फोन भी दुनिया भर के सहयोगियों को आगे के विश्लेषण के लिए वास्तविक समय के डेटा संचारित करने में सक्षम हैं।

शोध के प्रमुख लेखक सेबेस्टियन वचसमन-होगियू ने कहा:

फ़ील्ड कार्यकर्ता एक स्लाइड पर एक रक्त का नमूना रख सकते हैं, एक तस्वीर ले सकते हैं, और विश्लेषण करने के लिए विशेषज्ञों को भेज सकते हैं।

स्मार्टफोन माइक्रोस्कोप बनाने के लिए समूह पहला नहीं है। वचस्मान-होगिउ ने कहा:

लेकिन हमने सोचा कि हम कुछ सरल और कम खर्चीला बना सकते हैं।

पराग के नमूने (बाएं चित्र) और पौधे के तने (दाएं दो चित्र) के दागदार नमूने। शीर्ष पंक्ति: वाणिज्यिक माइक्रोस्कोप। नीचे की पंक्ति: सेल फोन माइक्रोस्कोप। OSA के माध्यम से

उनके पहले प्रयास ने बहुत सरलता ली:

हमने कैमरे के लेंस पर पानी की एक बूंद के साथ शुरू किया। पानी ने एक मेनिस्कस का गठन किया, और इसकी घुमावदार सतह ने आवर्धक लेंस की तरह काम किया। यह ठीक काम किया, लेकिन पानी तेजी से वाष्पित हो गया।

फिर टीम ने बॉल लेंस की ओर रुख किया। ये बारीक पिसे हुए कांच के गोले हैं जो कम शक्ति वाले आवर्धक चश्मे के रूप में कार्य करते हैं। टीम ने 1-मिलीमीटर-व्यास के बॉल लेंस का उपयोग किया, जिसकी कीमत उनके प्रोटोटाइप में $ 30-40 USD है, यह देखते हुए कि बड़े पैमाने पर उत्पादित लेंस कीमत को कम कर सकते हैं।

माइक्रोस्कोप के लेंस का निर्माण करने के लिए, प्रकाशिकी में एक पोस्ट-डॉक्टरल शोधकर्ता काइकिन चू ने एक रबर की शीट में एक छेद में एक गेंद लेंस डाला, फिर बस स्मार्टफोन के कैमरे पर शीट पर टैप किया।

IPhone माइक्रोस्कोप में एक 1-मिलीमीटर-व्यास बॉल लेंस होता है जो एक रबड़ शीट में एम्बेडेड होता है और स्मार्टफोन के कैमरे पर टैप किया जाता है। OSA के माध्यम से

5x बढ़ाई पर, गेंद लेंस बच्चे के आवर्धक कांच से अधिक शक्तिशाली नहीं है। फिर भी जब एक स्मार्टफोन के कैमरे के साथ जोड़ा जाता है, तो माइक्रोस्कोप 1.5 माइक्रोन के क्रम पर सुविधाओं को हल कर सकता है, जो विभिन्न प्रकार के रक्त कोशिकाओं की पहचान करने के लिए पर्याप्त छोटा है।

इस तरह के कम आवर्धन इस तरह के उच्च-रिज़ॉल्यूशन छवियों का उत्पादन करने के दो कारण हैं। सबसे पहले, बॉल लेंस प्रकाश को इकट्ठा करने में उत्कृष्टता देते हैं, जो संकल्प को निर्धारित करता है। दूसरा, कैमरे के सेमीकंडक्टर सेंसर में लाखों प्रकाश-कैप्चरिंग सेल होते हैं। प्रत्येक सेल केवल 1.7 माइक्रोन के पार है। यह गेंद लेंस के माध्यम से आने वाली छोटी उच्च-रिज़ॉल्यूशन छवि को ठीक से कैप्चर करने के लिए पर्याप्त है।

शोधकर्ताओं ने एक गेंद लेंस की विकृत प्रकृति के लिए सही करने और विश्लेषण के लिए पर्याप्त बड़ी छवि में छोटे-इन-फोकस क्षेत्रों को लाने के लिए डिजिटल छवि सॉफ़्टवेयर का उपयोग किया।

ऊपरी पंक्ति पारंपरिक माइक्रोस्कोप के साथ लिए गए रक्त के नमूनों की छवियों को दिखाती है। बाएं से दाएं: सामान्य, लोहे की कमी से एनीमिया, और सिकल सेल एनीमिया। नीचे की पंक्ति स्मार्टफोन पर अंकित समान नमूनों को दिखाती है। OSA के माध्यम से

भले ही स्मार्टफोन माइक्रोग्राफ्स प्रयोगशाला के सूक्ष्मदर्शी से उतने तेज नहीं हैं, लेकिन वे महत्वपूर्ण चिकित्सा जानकारी को प्रकट करने में सक्षम हैं, जैसे कि लोहे की कमी वाले एनीमिया में कोशिकाओं की घटती संख्या और बढ़ी हुई भिन्नता, और केले के आकार की लाल रक्त कोशिकाएं सिकल सेल की विशेषता एनीमिया।

वाक्स्मन-होगिउ की टीम डिवाइस को मान्य करने और यह निर्धारित करने के लिए कि वह कैसे उपयोग करे, यूसी डेविस मेडिकल सेंटर के साथ काम कर रहा है। वे त्वचा की बीमारियों का निदान करने के लिए बड़े लेंस जैसी सुविधाओं को भी जोड़ सकते हैं, और तुरंत प्रतिक्रिया प्रदान करने के लिए स्वचालित रूप से रक्त कोशिकाओं को गिनने और वर्गीकृत करने के लिए सॉफ़्टवेयर और संभवतः रोगों की एक विस्तृत श्रृंखला को पहचान सकते हैं।

जब शोधकर्ताओं को अतिरिक्त नैदानिक ​​उपकरणों की आवश्यकता होती है, तो माइक्रोस्कोप को एक साधारण स्पेक्ट्रोमीटर के लिए स्वैप किया जा सकता है जो iPhone के कैमरे द्वारा एकत्रित प्रकाश का उपयोग करता है।

ऊपर, एक आईफोन स्पेक्ट्रोमीटर द्वारा लिया गया एक फ्लोरोसेंट बल्ब का स्पेक्ट्रम। नीचे, एक iPhone और एक व्यावसायिक स्पेक्ट्रोमीटर से स्पेक्ट्रा की तुलना। जबकि iPhone वाणिज्यिक इकाई के रूप में सटीक नहीं है, यह सटीक रूप से रंग की तीव्रता में चोटियों को उठाता है। OSA के माध्यम से

स्पेक्ट्रोमीटर एक वस्तु से प्रकाश को धब्बा करते हैं, इसे अपने समग्र तरंग दैर्ध्य में अलग करते हैं जिस तरह से एक इंद्रधनुष के परिचित रंगों में प्रिज्म सफेद प्रकाश को तोड़ता है। चूंकि परमाणु और अणु प्रकाश के संपर्क में आने पर बहुत विशिष्ट तरंग दैर्ध्य को अवशोषित करते हैं, इसलिए उनके स्पेक्ट्रा का अध्ययन करके सामग्रियों के रासायनिक हस्ताक्षर को छेड़ना संभव है।

माइक्रोस्कोप की तरह, iPhone का स्पेक्ट्रोमीटर स्मार्टफोन इमेजिंग क्षमताओं का लाभ उठाता है। IPhone में जोड़े गए स्पेक्ट्रोमीटर को बनाना आसान है। यह एक छोटे प्लास्टिक ट्यूब से शुरू होता है, जो काले इलेक्ट्रिकल टेप के साथ दोनों सिरों पर होता है। टेप में काटे गए संकीर्ण स्लिट्स केवल ट्यूब से प्रवेश करने और बाहर निकलने के लिए नमूना से प्रकाश के लगभग समानांतर बीम की अनुमति देते हैं। यह यह झंझरी है जो प्रकाश को रंगों के एक स्पेक्ट्रम में फैलाता है जिसे वैज्ञानिक विभिन्न अणुओं की पहचान करने के लिए एक फिंगरप्रिंट की तरह उपयोग कर सकते हैं।

यद्यपि स्पेक्ट्रोमीटर अभी भी अपने शुरुआती चरण में है, शोधकर्ताओं का मानना ​​है कि यह रक्त में ऑक्सीजन की मात्रा को माप सकता है और रोग के रासायनिक मार्करों का निदान करने में मदद कर सकता है।

क्योंकि स्मार्टफोन उपकरण शक्तिशाली और सस्ते हैं, वाचस्मन-होगिउ का मानना ​​है कि स्कूल विज्ञान की कक्षाओं को समृद्ध करने के लिए उनका उपयोग कर सकते हैं। स्पेक्ट्रोमीटर प्रकाश और ऊर्जा के बारे में पाठ को समझने में मदद कर सकते हैं। माइक्रोस्कोप चीनी क्रिस्टल, पराग कण और सूक्ष्म जीवों की एक अदृश्य दुनिया का अनावरण कर सकते हैं।

नीचे पंक्ति: यूसी-डेविस शोधकर्ताओं ने आईफोन के लिए एक ऐड-ऑन विकसित किया है जो इसे एक मेडिकल इमेजिंग डिवाइस में बदल देता है। वे 16-20 अक्टूबर, 2011 को कैलिफोर्निया के सैन जोस में ऑप्टिकल सोसाइटी (ओएसए) की वार्षिक बैठक में अपने निष्कर्ष प्रस्तुत करेंगे।

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