3D打印附件將智能手機轉(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打印通過智能手機診斷寄生蟲感染。該平臺利用專門開發(fā)的基于Android的軟件應(yīng)用程序，可以使用智能手機的后置攝像頭對錐蟲病物種進行自動，準(zhǔn)確的分析。錐蟲是引起人類和牲畜許多疾病的寄生蟲�？梢允褂�3D打印塑料附件在移動電話上實現(xiàn)此診斷，該附件附接到智能手機相機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)是由相對熟練的技術(shù)人員/護士進行的，而這些地方都是在分布式診斷實驗室中進行的。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。 C）頂部示意圖和D）帶有白色LED的離心機收集管的照片。圖片來自Pablo Escobedo。

通過3D打印解鎖智能手機的實用程序
研究人員解釋說，智能手機是功能強大，易于訪問且易于使用的設(shè)備，可以“顯著增強醫(yī)療和動物健康診斷能力，尤其是在資源有限的情況下�！彼鼈兊目焖賯鬏敂�(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。

研究團隊還解釋說，這些智能手機相機具有用于比色響應(yīng)測定的潛力，該比色測定可用于測量任何本身有色或可產(chǎn)生顏色的測試物質(zhì)。據(jù)該論文稱，可以利用比色響應(yīng)測定法檢測疾病的生物標(biāo)志物，并且已經(jīng)在此類應(yīng)用中使用了智能手機來檢測結(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，因為免設(shè)備方法可能會受到影響。可重復(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支架。

除3D打印附件外，研究團隊還為智能手機開發(fā)了基于Android的軟件應(yīng)用程序，以測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的攝像頭識別并量化陣列圖案中每個點的顏色坐標(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，研究人員使用真實的DNA對他們的智能手機診斷平臺進行了測試。這些寄生蟲會影響人類和牲畜，并可能給許多國家?guī)�來重大的健康和�?jīng)濟后果。使用智能手機的攝像頭不僅可以檢測到各種疾病，還具有多種優(yōu)勢，包括減少未經(jīng)培訓(xùn)的人員在模式識別中的人為錯誤。它還使創(chuàng)建永久記錄可以與健康專家共享。

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

研究人員在總結(jié)論文時寫道：“該系統(tǒng)已經(jīng)過測試，可檢測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)的基于智能手機的平臺可以分析圖像并將斑點面板轉(zhuǎn)換為錐蟲物種�？紤]到在發(fā)展中國家進行此類檢查的重要性，移動電話圖像管理器應(yīng)用程序的設(shè)計尤其使其易于使用，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，以進行咨詢和處理。”

智能手機應(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)特定的低成本手機配件提供了一種手段的首次實例，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，可以將智能手機相機變成強大的顯微鏡。該設(shè)備能夠查看小至1/200毫米的標(biāo)本，對于遠(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診斷工具或研究設(shè)備有用的。在智能手機之外，還利用3D打印來構(gòu)建獨立的高分辨率數(shù)字全息顯微（DHM）顯微鏡。為了建立便攜式，功能強大且具有成本效益的顯微鏡，美國研究人員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。康涅狄格大學(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)造簡單，成本低，可以“增加對低成本醫(yī)療診斷測試的訪問”，他聲稱：“在世界上獲得醫(yī)療保健機會有限且高科技診斷設(shè)施很少的地區(qū)，這將特別有益�！�