无线手持光谱仪拥有承诺为远程医疗诊断

光谱图像,含有比获得更多的颜色信息与一个典型的相机,揭示组织和其他的生物标本的特点,肉眼看不见。新的smartphone-compatible设备举行像铅笔能每天实际获得的光谱图像对象和最终可能被用于即时医疗诊断在偏远地区。

新设备的潜在应用包括检测一个人的血液中血氧饱和度,新鲜的肉在杂货店和识别完美成熟的水果。光谱仪也可能更容易获得光谱数据领域的科学研究。

在光学协会(阻塞性睡眠呼吸暂停综合症)生物医学光学快讯》杂志上,研究人员描述了如何使新pencil-like光谱仪和演示的能力获得的光谱图像香蕉,猪肉和一个人的手。新装置可以检测从400年到676纳米波长同时在186点。

“使用分光计的最简单方法是波在身体或物体的一部分被检查,”第一作者县富宏Cai说,海南大学,中国。“然而,许多自制的便携式光谱仪使用智能手机摄像头获取数据和电话包含其他必要的光学的摇篮。摇篮里很难正确对齐,使它笨拙的身体波智能手机。”

而不是使用智能手机摄像头获取图像,新光谱仪使用商用互补金属氧化物半导体(CMOS)相机,图像无线传输到智能手机。这种方法允许研究人员组装一个圆柱形光谱成像设备重量仅为140克(约5盎司),是关于智能手机的长度和直径超过3厘米。

使用现成的组件

新pencil-like光谱仪使用所有商业化组件,可以购买不到300美元(美国)。白色led的光源是一个数组,它连接到一个现成的光学透镜管与CMOS探测器和其他光学组件所需光谱成像。

一个可以使用pencil-like光谱仪通过移动整个目标区域。本手册拿扫帚扫描过程建立一系列的光谱图像发送到智能手机或电脑软件针的光谱图像成3 d光谱图像数据立方体。

研究人员测试了光谱仪通过使用它来检测香蕉成熟和肌红蛋白水平,出肉的含铁蛋白质最近的一块猪肉。他们还用它来扫描一个人的手,包含200光谱图像获取都不及这16秒的视频。从三维光谱图像,研究人员可以区分五个手指和手掌,看到血红蛋白分布在不同地区的差异。

研究人员还使用紧凑的成像光谱仪的环境监测感兴趣。“我们正在开发分布式光谱相机,可以用于广泛的海洋调查,如检测在水中溶解的有机物或色素表明有害藻华的早期迹象,”蔡说。“自从成像光谱仪可以连接到任何类型的相机,我们也将它附加到相机的自主汽车创建一个远程海洋遥感的系统”。

优化系统

尽管使用商业化组件使原型意味着任何人都可以组装设备,它还地方一些限制分辨率和灵敏度。例如,原型只能解决由至少17纳米波长不同。

"我们预计未来重要的光谱分辨率的改善通过使用一种改进的摄像机的焦距镜头,“丹王说,北京大学的化学技术,中国,研究团队的一员。“这些改进将扩大设备的应用程序。”

研究人员还计划开发软件使光谱成像仪更有用。“我们想要开发的方法来使用机器学习算法来分析收集到的大量数据可以与便携式光谱成像仪,“航行他说,浙江大学,中国,研究团队的一员。“我们也想创建软件的智能手机,使用光谱成像数据来衡量肉品新鲜度,例如。”

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参考:

Cai, F。王,D。、朱、M。&他,美国(2017年)。Pencil-like bio-samples遥感成像光谱仪。生物医学光学表达,8(12),5427年。doi: 10.1364 / boe.8.005427