2008年12月5日,奧茲坎教授在《芯片實驗室》雜志(Lab on a Chip)上發(fā)表文章稱,經(jīng)過一系列改進(jìn),他制造出了第二代LUCAS系統(tǒng)——全息LUCAS(holographic LUCAS)。改進(jìn)后,全息LUCAS可以鑒定更微小的顆粒,比如大腸桿菌,這是第一代LUCAS無法做到的。通過改變光源的空間位置,全息LUCAS捕捉到的二維微粒影像會比經(jīng)典微粒成像含有更多的信息。
最近,美國電子工程學(xué)家埃道甘-奧茲坎(Aydogan Ozcan)領(lǐng)導(dǎo)的實驗室制造了一部具有特殊功能的原型手機(jī):既可用于監(jiān)測艾滋病、瘧疾患者的身體狀況,也可用于檢測欠發(fā)達(dá)或受災(zāi)地區(qū)的水質(zhì)。在這部手機(jī)上,研究人員引入了一種創(chuàng)新性成像技術(shù),而發(fā)明這項技術(shù)的正是目前任職于加利福尼亞大學(xué)伯克利分校的奧茲坎教授。
奧茲坎教授發(fā)明的技術(shù)名為“基于側(cè)影成像的無透鏡超寬視野單元監(jiān)測陣列”((Lensless Ultra-wide-field Cell monitoring Array platform based on Shadow imaging,簡稱 LUCAS),目前已成功應(yīng)用于上述手機(jī)和網(wǎng)絡(luò)攝像頭上。不論是手機(jī)還是攝像頭,其實都采用的是同一種成像方式:利用短波長藍(lán)光照射血液、唾液或其他液體樣品,再通過一個傳感器陣列,捕捉樣品中的微粒圖像。
由于液體樣品中的不同微粒擁有不同衍射圖譜(diffraction pattern),因此通過決策算法(custom-developed),與已有微粒圖譜庫進(jìn)行對比,LUCAS很快就能鑒定出樣品中的微粒類型。然后,人們就可以使用手機(jī),將LUCAS采集到的數(shù)據(jù)發(fā)往醫(yī)院以供進(jìn)一步分析和診斷,或利用USB接口把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到電腦上,再發(fā)往醫(yī)療機(jī)構(gòu)。
不過,LUCAS手機(jī)并非顯微鏡的替代品,而是一種補(bǔ)充工具。與LUCAS產(chǎn)生的粒狀和像素化圖像相比,顯微鏡下的圖像更為細(xì)膩。但LUCAS也有自身優(yōu)勢:在很多情況下,人們不可能隨時攜帶顯微鏡,而LUCAS手機(jī)卻能及時鑒定液體樣品中的微粒類型,并完成計數(shù)。另外,由于LUCAS成像不需要鏡頭,因此只有一個因素能限制LUCAS手機(jī)的尺寸:構(gòu)建LUCAS的芯片大小。
奧茲坎教授教授說:“LUCAS技術(shù)不僅能用于健康醫(yī)療領(lǐng)域,在細(xì)胞生物學(xué)領(lǐng)域也有很好的應(yīng)用前景。通常,研究人員統(tǒng)計血液中的細(xì)胞數(shù)量時,都是用流式細(xì)胞儀(flow-cytometer),一次只能記錄一個細(xì)胞,而LUCAS成像卻可以同時記錄成千上萬個細(xì)胞,準(zhǔn)確率也不比流式細(xì)胞儀差。”
奧茲坎教授未來幾年的計劃是,把LUCAS系統(tǒng)真正融入手機(jī)等手持設(shè)備。有了這些設(shè)備,人們即使在偏遠(yuǎn)地區(qū),也能及時監(jiān)控疾病的流行情況,讓醫(yī)療機(jī)構(gòu)能針對重點(diǎn)地區(qū)做好防治工作。另外,LUCAS系統(tǒng)也能用于監(jiān)測水質(zhì),比如檢測飲用水中的有害微粒。LUCAS系統(tǒng)在日本展出后,東京大學(xué)和九州大學(xué)的科學(xué)家還曾與奧茲坎教授聯(lián)系,希望能將該系統(tǒng)用于抗震救災(zāi)。
- 上一篇:常見的艾滋病診斷方式
- 下一篇:艾滋病測試紙有時也會"開玩笑"