Realizzare un microscopio con un cellulare

Microscopio da un cellulare

Un gruppo di ricercatori ha realizzato un semplice, leggero, compatto, ed economico microscopio con un normale cellulare, aprendo la porta per applicazioni nel campo della diagnosi medica di base.

Un piccolo microscopio digitale del costo di pochi euro può essere collegato ad un normale cellulare dotato di fotocamera ed eseguire una diagnostica medica di base che altrimenti richiederebbe attrezzatura da laboratorio costosa. Il microscopio, che non ha lenti, permette un risparmio in termini di peso e di costi utilizzando degli algoritmi che estrapolano maggiori informazioni dalle immagini acquisite. Il dispositivo può ad esempio essere impiegato per misurare la quantità di globuli rossi e bianchi, per individuare la presenza di eventuali cellule malate, per rilevare la presenza di batteri, il tutto esaminando delle semplici immagini inviate tramite un cavo USB ad un cellulare equipaggiato con un software opportuno per elaborare i dati acquisiti.

L’ultima versione del microscopio incorpora un metodo di contrasto basato sull’interferenza per fornire immagini di qualità migliori, in aggiunta alle informazioni di tipo diagnostico.

Dispositivi come questo potrebbero rendere disponibili degli strumenti diagnostici alle popolazione che vivono in parti del mondo in cui la telefonia mobile è presente, ma l’accesso alle costose apparecchiature diagnostiche è consentito solo a pochi privilegiati (o, al limite, a nessuno).

L’obiettivo di questo microscopio è quello di essere semplice ed economico, per cui non vengono utilizzate costose lenti, ma si impiega piuttosto la capacità di eleborazione di cui sono dotati gli attuali cellulari per ricavare delle informazioni di tipo medico dalle immagini acquisite.

Lo strumento è stato realizzato da un gruppo di ricercatori della University of California, Los Angeles (UCLA) guidati da Aydogan Ozcan, docente di ingegneria elettronica e biomedica. Il dispositivo è costituito solamente da due componenti hardware: un diodo LED per illuminare il campione e un chip sensibile alla luce, ciascuno con un costo di pochi centesimi di euro. I campioni di materiale da esaminare vengono collocati tra appositi vetrini e poi inseriti in una guida posta tra il LED ed il sensore luminoso (si veda l’immagine sottostante). Le dimensioni sono estremamente compatte (6cm x 4cm) con un peso di soli 46 grammi.

 

microscopio da un cellulare

 

Non avendo lenti, il microscopio non ingrandisce l’immagine, ma è tuttavia in grado di raggiungere una risoluzione inferiore a 2 micrometri, ottenendo immagini paragonabili a quelle ottenute da un microscopio con un ingrandimento di 40X. Tutto ciò è reso possibile da opportuni algoritmi software di elaborazione delle immagini. Il gruppo di ricercatori ha anche sviluppato una nuova versione di microscopio che integra un "trucco" ottico per migliorare il contrasto dell’immagine sui microscopi convenzionali.

Il metodo, chiamato contrasto dell’interferenza differenziale, usa un prisma per dividere il flusso luminoso in due fasci con polarizzazione differente prima di illuminare il campione, ed un secondo prisma per ricombinarli dopo aver attraversato il campione. Combinando i due raggi si ottiene un’immagine con un elevato contrasto. Il prisma ha un costo di circa 2$, portando il costo complessivo del microscopio a meno di 3$. Il sistema di diagnostica per immagini senza lenti è uno strumento promettente per applicazioni nel campo della telemedicina, visto che ormai i cellulari moderni sono dotati di telecamera, e, disponendo anche di una connessione sulla rete, è possibile trasmettere le immagini acquisite a distanza, per un esame più accurato.

Per quegli utenti che tuttavia non dispongono di un cellulare con fotocamera, è stata anche realizzata una versione di microscopio senza lenti di tipo stand-alone, che richiede solo una connessione USB per l’alimentazione e per trasferire le immagini acquisite su un portatile o cellulare per la successiva trasmissione remota.

Con riferimento alla precedente immagine, il microscopio senza lenti per cellulari è composto dalle seguenti parti:

  • 1 – rilevatore luminoso – il vetrino contenente il materiale da esaminare (come ad esempio sangue) può essere collocato nell’apposita slitta, sopra la fotocamera, la quale contiene un chip sensibile alla luce. Il processore del cellulare esegue poi il software appropriato di elaborazione dell’immagine
  • 2 – sorgente luminosa – il tubo nero di plastica contiene dei filtri per la luce e un LED alimentato direttamente dalle batterie del cellulare, ma non contiene alcuna lente
  • 3 – il sistema di acquisizione dell’immagine può essere rimosso per una conversazione telefonica più comoda, oppure sostituito da un’altro modello più adatto alla specifica applicazione

Per quanto riguarda le applicazioni di questo dispositivo, la prima che viene in mente è quella relativa ai centri medici per la diagnosi da remoto, per diagnosticare l’anemia, il cancro, e malattie infettive come la malaria.

Particolarmente interessante anche il seguente video relativo al dispositivo creato dal gruppo di ricerca guidato da Ozcan.

Aydogan Ozcan

 

22 Comments

  1. Giovanni Giomini Figliozzi 2 aprile 2011
  2. Alex87ai 10 aprile 2011
  3. lux1982 31 marzo 2011
  4. Antonio Mangiardi 31 marzo 2011
  5. linus 31 marzo 2011
  6. Casciana17 31 marzo 2011
  7. Giovanni Giomini Figliozzi 31 marzo 2011
  8. Alex87ai 31 marzo 2011
  9. Giovanni Giomini Figliozzi 31 marzo 2011
  10. fra83 31 marzo 2011
  11. Antonio Mangiardi 31 marzo 2011
  12. Giovanni Giomini Figliozzi 31 marzo 2011
  13. FlyTeo 31 marzo 2011
  14. slovati 31 marzo 2011
  15. Giovanni Giomini Figliozzi 31 marzo 2011
  16. linus 1 aprile 2011
  17. Francesco12-92 1 aprile 2011
  18. Giovanni Giomini Figliozzi 1 aprile 2011
  19. Francesco12-92 2 aprile 2011
  20. Antonio Mangiardi 2 aprile 2011
  21. Giovanni Giomini Figliozzi 2 aprile 2011
  22. Alex87ai 2 aprile 2011

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