Изобретение может привести к созданию менее дорогой и более портативной технологии для выполнения общих исследований тканей, крови и других биомедицинских образцов. Это может оказаться особенно полезным в отдаленных районах и в случаях, когда необходимо быстро исследовать большое количество проб.Микроскоп является последним в серии устройств для компьютерной визуализации и диагностики, разработанных в лаборатории Айдогана Озкана, профессора канцлера электротехники и биоинженерии в Школе инженерии и прикладных наук Генри Самуэли Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и профессора Медицинского института Говарда Хьюза. Лаборатория Ozcan ранее разрабатывала специальные приспособления для смартфонов и приложения, которые позволяют быстро анализировать образцы продуктов питания на наличие аллергенов, образцы воды на наличие тяжелых металлов и бактерий, подсчет клеток в образцах крови и использовать Google Glass для обработки результатов медицинских диагностических тестов. .Последнее изобретение — это первый микроскоп без линз, который можно использовать для высокопроизводительной трехмерной визуализации тканей, что является важной потребностью в изучении болезней.
«Это важная веха в нашей работе», — сказал Озкан, который также является заместителем директора Калифорнийского института наносистем UCLA. «Это первый случай, когда образцы тканей были визуализированы в 3D с помощью встроенного микроскопа без линз».Это исследование представляет собой статью на обложке журнала Science Translational Medicine, который публикуется Американской ассоциацией содействия развитию науки.Устройство работает за счет использования лазера или светодиода для освещения образца ткани или крови, помещенного на предметное стекло и вставленного в устройство. Матрица датчиков на микрочипе — микросхеме того же типа, что используется в цифровых камерах, включая камеры мобильных телефонов — фиксирует и записывает рисунок теней, созданный образцом.
Устройство обрабатывает эти шаблоны как серию голограмм, формируя трехмерные изображения образца и предоставляя медицинскому персоналу виртуальную глубину резкости. Алгоритм кодирует восстановленные изображения цветом, делая контрасты в образцах более заметными, чем на голограммах, и облегчая обнаружение любых отклонений.Команда Озкана проверила устройство, используя мазок Папаниколау, который показал рак шейки матки, образцы тканей, содержащие раковые клетки груди, и образцы крови, содержащие серповидно-клеточную анемию.
В ходе слепого теста сертифицированный патологоанатом проанализировал наборы изображений образцов, которые были созданы с помощью безлинзовой технологии и с помощью обычных микроскопов. Диагнозы патологоанатома с использованием микроскопических изображений без линз оказывались точными в 99% случаев.
Еще одним преимуществом безлинзового устройства является то, что оно дает изображения, которые в несколько сотен раз больше по площади или полю зрения, чем изображения, полученные с помощью обычных светлопольных оптических микроскопов, что позволяет быстрее обрабатывать образцы.«В то время как мобильное здравоохранение быстро расширилось с ростом потребительской электроники, в частности мобильных телефонов, патология по-прежнему, в целом, ограничивается расширенными клиническими лабораториями», — сказал Озкан. «Благодаря усовершенствованию графического пользовательского интерфейса, эта платформа может быть расширена для использования, в частности, в клинических, биомедицинских, научных, образовательных и общественных приложениях».