当今，显微镜是高端精密光机与光电传感技术的有机结合。最近，据外媒报道，由德国弗劳恩霍夫海洋生物技术和细胞技术研究所的科学家开发的全息显微镜，内置LED和CMOS传感器，可加速对儿童哮喘的诊断。一起来看看吧！
该全息显微镜集成有LED和CMOS传感器，资料图
对儿童的哮喘诊断通常具有挑战性，因为不能在特定年龄以下使用肺功能检查等标准措施。但是，新的血液分析设备可以在不到两个小时的时间内提供准确的结果。
该工具是一种全息显微镜，由德国弗劳恩霍夫海洋生物技术和细胞技术研究所的科学家与模式识别公司和成像技术公司Raytrix的研究人员共同开发。这项研究是国家资助的KillAsthma项目的一部分。
用户首先需要将一滴患者的血液以及会触发样品白细胞（也称为免疫细胞）中炎症反应的物质放入微流控盒中。然后将已装载的盒子放入显微镜中。在显微镜中，集成的LED传感器和CMOS传感器，一次能够对多达3000个这些单元进行三维成像。
科学家利用基于人工智能的算法，对已通过传统方法诊断出患有哮喘的个体的血液样本进行“训练”，计算机上的软件可分析白细胞的运动速度。这是该技术的关键，尽管健康人和哮喘患者的免疫细胞均会响应炎症刺激而移动，但哮喘患者的细胞却比正常情况下慢得多。
经过大约90分钟的跟踪和分析细胞运动后，该软件因此能够准确确定患者是否患有哮喘。但是，该技术的潜在用途并不止于此。
弗劳恩霍夫的Daniel Rapoport博士表示：“我们的方法还可用于分析其他疾病。特别是对于自身免疫和慢性炎症性疾病，例如克罗恩病、溃疡性结肠炎和风湿病等。诊断这些疾病是一个漫长而乏味的过程，可通过量身定制的快速测试来大大加快诊断速度。”
CyteLive无透镜全息显微镜，资料图
延伸阅读：南京大学生团队研制出新型无透镜全息显微镜
11月份，在第五届中国“互联网＋”大学生创新创业大赛全国总决赛上，南京理工大学电光学院学生团队研制的“CyteLive”无透镜细胞分析监测仪获高教主赛道金奖。这种新一代无透镜全息显微镜打破国外在该领域的垄断，成本仅为同类产品的百分之一。
团队负责人、博士研究生卢林芃介绍，传统显微镜镜头受到“物镜比例法则”的制约，大视场和高分辨率不可兼得。“CyteLive”抛弃了传统显微镜的光学镜头，只保留光源和传感器，实现了小型化和轻量化，单手即可托起。
它的体积仅有传统显微镜的0.8%，可直接内置于培养箱里观察活细胞。于去除了复杂的机械调焦装置，新型显微镜要通过先进的计算成像算法，把样本图像“算”出来。也因为无需透镜，这款显微镜的视场能够达到传统显微镜的200倍，单幅图像可达1亿像素，同时观测10万个血细胞。
由于细胞是无色透明的，所以观测细胞前研究人员通常需要先将细胞染色标记，但这对细胞是有损害的，甚至会杀死细胞，因此难以实现长时间连续观测。指导老师、电光学院左超教授表示，利用定量相位成像技术，新型显微镜可在不对细胞进行任何染色标记的前提下，实现长达数天的连续观测，并能准确还原细胞的三维影像。
这型显微镜体积小巧，却身藏无透镜相位恢复、像素超分辨等多项核心关键技术。相关技术已发表高水平SCI论文30余篇，获国家发明专利37项、PCT国际专利11项。目前，该型显微镜已用于江苏省人民医院、先声药业等机构。团队也与苏州飞时曼、江南永新等国内显微镜企业达成合作，实现商业化落地。