伯克利告诉你什么才叫智能手机神器 丹尼尔, 智能手机, 医疗卫生, 实验室, 显微镜

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伯克利工程师领导的一个研究小组已经开发出一种新的智能手机显微镜，通过镜头视频自动检测并量化一滴血液中感染的寄生虫。伯克利这种新一代的手机显微镜技术可以向医疗服务提供者提供关键信息，帮助非洲根除衰弱丝虫疾病。

“我们以前的研究表明，手机可以用来做显微镜，但这是第一个将成像技术与硬件和软件自动化相结合来建立一个完整的诊断方案的装置，”伯克利手机显微镜实验室副主席、生物工程学教授丹尼尔.弗莱彻说。“手机显微镜视频提供准确、快速的结果，使医疗卫生人员在现场做出适当的治疗来拯救生命”

伯克利的工程师与国家过敏和传染病研究所（NIAID）的托马斯博士以及来自喀麦隆和法国的合作者一起开发这项设备。他们在喀麦隆进行研究，因为那里是医疗卫生人员与寄生虫病（盘尾丝虫病（河盲症）和淋巴丝虫病）战斗的前线。



手机显微镜不是通过分子标记或荧光染色来检测蠕虫的运动，而是通过直接的运动观察。研究人员发现，这种方法和常规筛查的方法一样的准确。前期试验结果近日在《科学转化医学》杂志上公布。“这项研究针对被忽视的热带疾病，”弗莱彻说。“这表明我们的技术可以帮助那些患有严重疾病但可以治愈的人们。”

与寄生虫的战争
河盲症是通过蚋（墨蚊）叮咬传播，是世界范围内感染性致盲的第二大元凶。淋巴丝虫病，通过蚊子传播，会导致象皮病，病情伴有明显的肿胀疼痛，可导致毁容。它也是是世界范围内导致残疾的第二大原因。河盲等疾病在非洲的某些地区非常流行。

伊佛霉素或伊维菌素等对抗寄生虫的药物可用于治疗这些疾病。但大规模的公共健康药品的发放已经陷入僵局，因为这些药品可能对感染罗阿丝虫的患者产生致命的副作用。当严重感染微观罗阿丝虫蠕虫病人，使用IVM治疗的时候可能会导致严重的或致命的脑部或者其他神经系统损伤。



对罗阿丝虫感染水平筛查的标准方法是训练有素好的技师在实验室里通过显微镜观察血涂片，手工记录蠕虫的数量。所以在现场以及大规模的使用伊维菌素时不切实际。罗阿丝虫严重的副作用以及治疗前快速定量患者感染程度的困难导致广泛使用伊维菌素风险太大，因此根除河盲症和象皮病的努力遭遇重大挫折。

下一代自动化手机镜头显微镜
这最新一代的手机显微镜被命名为cellscope LOA，研究人员将智能手机固定在一个3D打印放置样品血液的塑料基板上。这个塑料基板上有LED灯，微控制器，传动装置，工作电路以及一个USB端口。


上图是cellscope LOA装置的原理图。cellscope LOA 可以3分钟内计算出罗阿丝虫的寄生水平。（图片由加州大学伯克利分校实验室提供）

设备是通过研究人员为它专门开发的APP实现自动控制的。医疗人员只需要简单地点击智能手机的触摸屏。手机将通过蓝牙和基板上的微控制器无线通讯通知它去分析处理血液样本，传动装置将样品移动到镜头前，然后算法自动的分析蠕虫的运动并通过手机的镜头捕获，最后蠕虫的计数显示在屏幕上。

弗莱彻说之前的现场试验显示自动化帮助减少人为错误率。从一个样本被放入到显示检测结果，这样的一个过程大约需要两分钟或更少的时间。再加上刺破手指和把血液放到载板上的一分钟，总的不会超过3分钟。短的处理时间可以让卫生工作者在现场迅速确定使用IVM是否是安全的。

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