CEA Leti开发低成本的无透镜成像设备，用于生物医学分析与诊断
2022-05-14 11:27:14 来源：麦姆斯咨询 评论：0 点击：
通过法国研究机构CEA Leti多年的努力，实现了无透镜成像系统LensFree的开发。该成像设备适用于床边生物医学分析与诊断应用，能够自如地应对具有挑战性的环境。
该成像设备适用于床边生物医学分析与诊断应用，能够自如地应对具有挑战性的环境。
这款无透镜成像设备具有超宽视场角
抗菌素耐药性已成为全球性的重大公共卫生问题。根据世界卫生组织的数据，如果不采取任何措施，到2050年，耐药性疾病将导致每年上千万人的死亡。通常用于鉴定细菌的质谱分析技术需要昂贵的设备，但这对于发展中国家来说太昂贵了。
一款快速、有效且经济的诊断系统可能会改变世界某些地区的现状。据麦姆斯咨询报道，通过法国研究机构CEA Leti多年的努力，实现了无透镜成像系统LensFree的开发。在欧盟Simble项目的研究中，CEA Leti目前正在改良其无透镜成像设备，以便应用于撒哈拉以南非洲地区。
在这款新设备中，利用半相干光源照射细菌菌落，使其散射成独特的光学信号，然后通过分析该信号来识别菌株。具体来说，就是将每个菌株的衍射图形特征记录于CMOS图像传感器上，然后通过人工智能算法进行分析。
研究人员表示，当使用实验室菌株数据库时，该算法的准确率超过95%。随着对更广泛的细菌样本进行分析，其准确率还会提升。该设备本身就应用于热带环境做了相应调整，这意味着它将适应灰尘和潮湿的环境，并且能够在不稳定电源条件下运行，例如在撒哈拉以南的非洲国家。
常规光谱分析所需的细胞培养时间要达到24小时，而这款低成本设备的鉴定速度更快，将有助于及早识别细菌，以便给出最佳治疗方案。如果测试结果证明了该设备的快速鉴定和有效性，将首先在非洲西部的布基纳法索和贝宁推广该设备。同时CEA Leti还表示，该设备最终可以应用到发展中国家以外的地区。
无透镜成像设备凭借其超宽视场角和紧凑型结构，使医护人员能够在病人的床边而非在实验室里完成分析。此外，这项技术比光学显微镜便宜了至少十倍，单次可同时分析多达10,000个生物对象。该项目已申请到25项专利保护。
观察细胞状组织（> 100µm）、细胞（> 5µm）以及细菌（1µm）的形态学特征
无透镜微生物鉴定设备的工作原理
近红外LED发射的光会被“被分析生物对象”所衍射，进而产生全息图形并记录于CMOS图像传感器。随后利用全息重建算法在屏幕上重建该生物对象的图像，从而实现识别。
通过对特定指标的监测，人工智能图像处理软件可以对所观察的生物对象进行探测、分析甚至分类。这些操作均是自动化完成，无需依赖操作人员。
这项技术利用了通用计算机设备，通过开发专用链来处理所采集的数据，适用于多种类型的医疗诊断，例如：
- 全血细胞计数，包含红细胞、白细胞和白细胞的亚类、血小板等（与Horiba合作开发）。
- 利用脑脊液诊断脑膜炎（与IHU Marseille-Méditerranée infection合作开发）。
- 凝血时间测定（与初创公司Avalun合作开发）。- 制药行业生物反应器中的生物过程监测，包含细胞计数、细胞活力等（与初创公司Iprasense合作开发）。
- 用于基础生物学和药物筛选的2D成像，包含细胞计数、细胞迁移、细胞活力与细胞干质量、细胞周期持续时间等。
法国马赛市Timone医院微生物、卫生学、流行病学实验室主任M. Drancourt教授盛赞了该设备的研发，他表示：“我期望将该成像设备提供给我的病人。这种小型显微镜将对疾病的早期诊断非常有用。”
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