3D打印附件將智能手機(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)榭捎糜诩纳�蟲疾病的診斷工具

來源：3D打印網(wǎng)

西班牙格拉納達(dá)大學(xué)和蘇格蘭格拉斯哥大學(xué)的研究人員已經(jīng)使用3D打印通過智能手機(jī)診斷寄生蟲感染。該平臺(tái)利用專門開發(fā)的基于Android的軟件應(yīng)用程序，可以使用智能手機(jī)的后置攝像頭對(duì)錐蟲病物種進(jìn)行自動(dòng)，準(zhǔn)確的分析。錐蟲是引起人類和牲畜許多疾病的寄生蟲。可以使用3D打印塑料附件在移動(dòng)電話上實(shí)現(xiàn)此診斷，該附件附接到智能手機(jī)相機(jī)并提供受控的照明和固定的樣品定位。研究人員希望通過開發(fā)一種可訪問且負(fù)擔(dān)得起的診斷這些疾病的方法，希望將其用于哪些工具資源有限的發(fā)展中國(guó)家偏遠(yuǎn)地區(qū)。

在IEEE Access發(fā)表的研究論文中，作者指出：“它的簡(jiǎn)單性和可靠的性能意味著它可以在遠(yuǎn)程，有限資源的環(huán)境中使用，這些技術(shù)是由相對(duì)熟練的技術(shù)人員/護(hù)士進(jìn)行的，而這些地方都是在分布式診斷實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行的。通過智能電話，結(jié)果可以很容易地發(fā)送給醫(yī)療專家以及政府醫(yī)療機(jī)構(gòu)。”

A）側(cè)面示意圖和B）完整設(shè)置的照片，包括3D打印附件，發(fā)光的離心收集管和智能手機(jī)。 C）頂部示意圖和D）帶有白色LED的離心機(jī)收集管的照片。圖片來自Pablo Escobedo。

通過3D打印解鎖智能手機(jī)的實(shí)用程序
研究人員解釋說，智能手機(jī)是功能強(qiáng)大，易于訪問且易于使用的設(shè)備，可以“顯著增強(qiáng)醫(yī)療和動(dòng)物健康診斷能力，尤其是在資源有限的情況下。”它們的快速傳輸數(shù)據(jù)能力也可以用于快速傳輸數(shù)據(jù)。分析結(jié)果提供給醫(yī)護(hù)人員，從而可以在沒有基礎(chǔ)設(shè)施來支持快速分析的地區(qū)診斷疾病。

研究團(tuán)隊(duì)還解釋說，這些智能手機(jī)相機(jī)具有用于比色響應(yīng)測(cè)定的潛力，該比色測(cè)定可用于測(cè)量任何本身有色或可產(chǎn)生顏色的測(cè)試物質(zhì)。據(jù)該論文稱，可以利用比色響應(yīng)測(cè)定法檢測(cè)疾病的生物標(biāo)志物，并且已經(jīng)在此類應(yīng)用中使用了智能手機(jī)來檢測(cè)結(jié)核病和艾滋病。

但是，論文解釋說：“各種因素都可能影響圖像處理的可靠性，并作為一種可靠的診斷工具。研究人員建議使用外部附件來確保性能指標(biāo)得到滿足，因?yàn)槊庠O(shè)備方法可能會(huì)受到影響�？芍貜�(fù)性差，以及由于反射和傳感器位置而導(dǎo)致的標(biāo)準(zhǔn)化問題。因此，研究人員選擇3D打印塑料配件，作為一種低成本解決方案，用于提供可控的照明以及固定的樣品和手機(jī)支架。

除3D打印附件外，研究團(tuán)隊(duì)還為智能手機(jī)開發(fā)了基于Android的軟件應(yīng)用程序，以測(cè)試其分析毫米比色陣列的功能。該應(yīng)用程序能夠通過手機(jī)的攝像頭識(shí)別并量化陣列圖案中每個(gè)點(diǎn)的顏色坐標(biāo)。

應(yīng)用截圖。圖片來自Pablo Escobedo。

越來越多地使用醫(yī)學(xué)診斷測(cè)試
研究人員專注于錐蟲科的寄生蟲疾病，研究人員使用真實(shí)的DNA對(duì)他們的智能手機(jī)診斷平臺(tái)進(jìn)行了測(cè)試。這些寄生蟲會(huì)影響人類和牲畜，并可能給許多國(guó)家?guī)�來重大的健康和�?jīng)濟(jì)后果。使用智能手機(jī)的攝像頭不僅可以檢測(cè)到各種疾病，還具有多種優(yōu)勢(shì)，包括減少未經(jīng)培訓(xùn)的人員在模式識(shí)別中的人為錯(cuò)誤。它還使創(chuàng)建永久記錄可以與健康專家共享。

通過測(cè)試，研究人員得出結(jié)論，通過3D打印附件和Android應(yīng)用程序，該智能手機(jī)能夠準(zhǔn)確檢測(cè)出真實(shí)DNA中的錐蟲病。他們的平臺(tái)經(jīng)過反復(fù)測(cè)試，以評(píng)估其尺寸檢測(cè)，邊緣模糊和顏色檢測(cè)功能，從而驗(yàn)證了其在比色點(diǎn)陣列分析中的用途。 3D打印附件使相機(jī)能夠以15％的公差檢測(cè)直徑為300 m的斑點(diǎn)。

研究人員在總結(jié)論文時(shí)寫道：“該系統(tǒng)已經(jīng)過測(cè)試，可檢測(cè)錐蟲病家族的寄生蟲病，錐蟲病可導(dǎo)致人，狗和牲畜遭受毀滅性疾病。在這種情況下，已開發(fā)的基于智能手機(jī)的平臺(tái)可以分析圖像并將斑點(diǎn)面板轉(zhuǎn)換為錐蟲物種�？紤]到在發(fā)展中國(guó)家進(jìn)行此類檢查的重要性，移動(dòng)電話圖像管理器應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)尤其使其易于使用，以供未受培訓(xùn)的人員使用�？梢詫⒂涗浀慕Y(jié)果立即發(fā)送給來自遠(yuǎn)程位置的臨床醫(yī)生，以進(jìn)行咨詢和處理�！�

智能手機(jī)應(yīng)用程序中的圖像采集和處理工作流程。圖片來自Pablo Escobedo。

這并不是3D打印為研究人員開發(fā)特定的低成本手機(jī)配件提供了一種手段的首次實(shí)例，這些配件將設(shè)備轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏玫�，易于使用的醫(yī)療工具。例如，RMIT大學(xué)的科學(xué)家開發(fā)了3D打印的“夾式”濾光片，可以將智能手機(jī)相機(jī)變成強(qiáng)大的顯微鏡。該設(shè)備能夠查看小至1/200毫米的標(biāo)本，對(duì)于遠(yuǎn)程醫(yī)療診所和野外研究小組，該設(shè)備可能潛在地證明是作為即時(shí)診斷工具或研究設(shè)備有用的。在智能手機(jī)之外，還利用3D打印來構(gòu)建獨(dú)立的高分辨率數(shù)字全息顯微（DHM）顯微鏡。為了建立便攜式，功能強(qiáng)大且具有成本效益的顯微鏡，美國(guó)研究人員3D打印了該設(shè)備，以診斷瘧疾，鐮狀細(xì)胞病，糖尿病等疾病�？的�狄格大學(xué)研究小組負(fù)責(zé)人巴赫拉姆·賈維迪（Bahram Javidi）表示，這種儀器完全由3D打印部件和常見的光學(xué)組件制成，構(gòu)造簡(jiǎn)單，成本低，可以“增加對(duì)低成本醫(yī)療診斷測(cè)試的訪問”，他聲稱：“在世界上獲得醫(yī)療保健機(jī)會(huì)有限且高科技診斷設(shè)施很少的地區(qū)，這將特別有益。”