Departe de a risca să devină desuete, deși s-au banalizat, telefoanele mobile ne surprind încă o dată, demonstrând un neașteptat potențial în sfera tehnologiilor medicale.

Cu ajutorul unor elemente obișnuite, majoritatea de uz casnic, o echipă de cercetători americani a Universității California în Devis a adaptat video-camera unui telefon mobil iPhone astfel încât să transforme dispozitivul într-un microscop. Ieftin, dar performant, aparatul astfel rezultat s-a arătat capabil să observe și să fotografieze minuscule celule hematice, respectiv globule roșii și limfocite, în cadrul unor teste specializate. Totul s-a petrecut în cadrul studiului PloS ONE.

microfotografii_ale_frotiului_de_sange_periferic_realizate_cu_doua_lentile_diferite_12968500.png

 

Deși întreaga operațiune se asemanănă, mai degrabă, cu un fel de joc al savanților, chestiunea integrării telefoanelor mobile inteligente în domeniul clinic, cu deosebire în ramura de diagnosticare, devine o preocupare tot mai serioasă în rândul laboratoarelor medicale și o realitate tot mai prezentă în cadrul ingineriei experimentale.

Recenta tendință este motivată de o nevoie tot mai stringentă a reducerii costurilor ustensilelor clinice, pe măsură ce cheltuielile pentru Sănătate devin din ce în ce mai greu de suportat în toată lumea și mai ales în țările aflate în curs de dezvoltare. Astăzi, telefoanele mobile sunt omniprezente. De aceea ele reprezintă candidatul favorit pentru noua eră de cercetări medicale și promit aplicții deosebit de importante pentru regiuni izolate și sărace din lumea a treia, acolo unde există mari deficinețe în termeni de dotare medicală și sănătate.

 

Concret, oamenii de știință urmăresc în prezent să exploateze progresul rapid al senzorilor de imagine și opticii microscopice din industria telefoniei mobile pentru a dezvolta și standardiza două direcții biomecanice de folosire alternativă a acestor aparate: cea de microscop și cea de spectrometru, disponibile ca adaos-uri simple și ieftine pentru camerele telefoanelor mobile.

Posibilitatea de a fotografia microscopic sau spectral, în orice colț al lumii, mostre biologice ale unor pacienți suferinzi și a le expedia aproape instantaneu unor specialiști, aflați pe cealaltă parte a lumii, pentru stabilirea unor diagnostice și prescrierea unor tratamente, vine ca un progres necesar. Mai mult decat a analiza celular, prin adăgarea unui filtru spectral camera unui mobil poate fi întrebuințată în sensul detectării neinvazive a tumorilor. Aceste formațiuni organice diferă de țesutul sănătos printr-o autofluorescență sporită. Nici relevanța educațională nu îi poate fi refuzată prototipului, care își va găsi importante întrebuințări în diferitele cercetări din instituții didactice.

 

Revenind la experimentul cercetătorilor americani, aceștia au folosit bandă adezivă, cauciuc și o lentilă minusculă de sticlă pentru a obține din iPhone un microscop cu putere de apropiere 350x, capabil să capteze imagini de calitate similară celor obținute cu majoritatea microscoapelor comerciale. Improvizând și un spectroscop pe care l-au atașat telefonului, specialiștii au transformat aparatul într-un real dispozitiv de diagnosticare a unor patologii clinice. Cu adevărat practic și fascinant este că oricine poate proceda idem cu telefonul său, pentru o cheltuială minimă și cu ceva răbdare. Iată cum:

Microscop

Pasul 1:

Se ia orice telefon mobil care are cameră (notați că sunt de preferat modelele care permit focalizarea manuală pe ecran tactil).

microscop1_56540500.jpg

 

Se găsește un petec de cauciuc negru, subțire și se perforează în mijlocul său o mică gaură (sub 1mm în dimaetru). Acest lucru se poate executa cu ajutorul unei piuneze sau cu un ac.

Pasul 2:

Se procură o lentilă biconvexă, sau plan-convexă cu diametrul de 1mm. Aceasta pote fi din sticlă, sau din plastic. Se pot folosi și lentile cu diametre mai mari, dar vor limita puterea de mărire/apropiere.

microscop2_39152000.jpg

 

Pasul 3:

Se introduce lentila în gaura din bucățica de cauciuc (iris), acoperind cât mai puțin din ea cu acesta.

microscop3_13750500.jpg

 

Pasul 4:

Se centrează irisul cu lentila fixată în centru pe mijlocul camerei mobilului.

microscop4_11809300.jpg

 

Într-un petec de câțiva centimetri de bandă izolatoare se decupează o gaură mai mare decâ diametrul lentilei, dar mai mică decât diamentrul irisului.

microscop5_55090600.jpg

 

Pasul 5:

Irisul se fixează de cameră cu ajutorul măștii din bandă izolatoare, astfel încât lentila să fie suprapusă exact peste  campul vizual al camerei. La fel ca în cazul unui microscop standard, este necesară iluminarea abundentă a mostrei analizate. Mostrele lichide trebuie poziționate între o bucată de sticlă și o bucată subțire de material transparent și rigid.

microscop6_45742800.jpg

 

 

Spectrometru

Pasul 1:

Se ia orice telefon mobil care are cameră (notați că sunt de preferat modelele care permit focalizarea manuală pe ecran tactil).

microscop7_43386400.jpg

 

 

 

 

Se procură o rețea (folie) de difracție liniară cu 1.000 de linii per milimetru (lp/mm sau lpmm). Se decupează din folie un fragment rectangular cu latura de 4 milimetri și se aplică pe cameră astfel încât liniile (striații) să fie orientate în paralel cu latura mai lungă a telefonului. Dacă direcția liniilor nu este evidentă, se îndreaptă un laser înspre folie și se observă tiparul de difracție. Pentru poziția corectă, tiparul trebuie să fie perpendicular pe striurile foliei.

Pasul 2:

Se creează o fantă deasupra foliei cu o deschidere de sub 1mm, folosind două petice de bandă izolatoare neagră. Fanta trebuie să fie dispusă în paralel cu orientarea liniilor foliei de difracție. Opțional, pentru fixare, o carcasă decupată în dreptul camerei poate fi montată pe telefon.

microscop8_01310300.jpg

 

 

Pasul 3:

Se taie o  țeavă din PVC cu lungimea de maximum 8 cm și cu un dimatru de 2,5 cm. Capătul care se atașează mobilului trebuie tăiat sub un unghi de 40 de grade, montură care va ajuta la alinierea undelor de lumină ce vor pătrunde în spectrometru.

microscop9_97749000.jpg

 

 

Interiorul tubului ar trebui să fie de un negru mat, pentru a preveni reflxiile.

microscop01_89957700.jpg

 

Dacă nu se poate, o bucată de hârtie, sau de material textil de culoare neagră, poate fi înfășurată pe un creion și introdusă în interiorul țevii, după ce i s-a aplicat bandă dublu adezivă, care cu o parte să stea atașată de această garnitură și cu cealaltă să se lipească de pereții interiori ai tubului.

microscop0_03597000.jpg

 

Pasul 4:

Încă o dată, cu ajutorul benzii izolatoare, se creează o fantă la capătul tăiat în unghi drept al tubului, cu o deschidere mai mică de 1 milimetru și paralelă cu fanta creată direct deasupra camerei telefonului.

microscop02_72526900.jpg

 

Pasul 5:

microscop03_22134000.jpg

Se centrază tubul peste lentilă, cu tăietura de 40 de grade spre cameră și se atașează apartului prin bandă izolatoare. Apoi se îndreaptă spre orice sursă de lumină vizibilă ochiului uman și, daca este construit corect, ar trebui să o fragmenteze în undele componente: albastru, verde, roșu.

 

Aparate de laborator similare pot costa mii de euro și au tendința să fie greoaie și voluminoase. Inovația americanilor în cadrul studiului PloS One nu este prima de acest fel, însă reprezintă cu siguranță cea mai compactă, simplă și necostisitoare formă de inginerie medicală improvizată până în prezent. Ca spectrometru, dispozitivul arată destul de primitiv, dar ar putea avea o rezoluție suficient de mare încât să măsoare, spre exemplu, nivelul oxigenului din sânge.

microfotografii_ale_frotiului_de_sange_periferic_82306100.png

 

Ca minusuri, aparatul cercetătorilor are o plajă mică de focusare și tinde să afișeze o imagine încețoșată, dar specialiștii au rezolvat aceste inconveniente creând un software capabil să curețe fotografiile și să le transforme în imagini clare. Acest lucru i-a inspirat chiar să lucreze la o aplicație pentru telefoane, capabilă să clarifice imaginile, să numere celulele hematice și să determine nivelul de oxigen din sânge.

Comentați pe Facebook