Las últimas versiones de la mayoría de los teléfonos inteligentes contienen al menos dos y, a veces, tres cámaras integradas. A los investigadores de la Universidad de Illinois les gustaría vender fabricantes de dispositivos móviles con la idea de agregar otro sensor de imagen como capacidad incorporada para la saluddiagnóstico, monitoreo ambiental y aplicaciones de detección de color de uso general.
Hace tres años, la National Science Foundation otorgó a un par de profesores de la Universidad de Illinois una subvención para desarrollar una tecnología llamada "Laboratorio en un teléfono inteligente". Durante ese tiempo, los equipos de investigación de Brian Cunningham, profesor de Donald Biggar Willettde Ingeniería, y John Dallesasse, profesor asociado de ingeniería eléctrica e informática, han publicado documentos que detallan las posibles formas en que los dispositivos móviles podrían proporcionar pruebas de diagnóstico de salud y otras mediciones que normalmente se realizan en un laboratorio.
Sus últimos esfuerzos demuestran que los dispositivos móviles que incorporan su sensor pueden proporcionar mediciones precisas de espectros de absorción óptica de líquidos coloreados o espectros ópticamente dispersos de objetos sólidos. En otras palabras, un dispositivo móvil que incorpora la ciencia del "laboratorio en un teléfono inteligente"cámara "podría leer con precisión las pruebas médicas basadas en líquido o en papel en las que el resultado final es un material que cambia de un color a otro en presencia de un analito específico.
El equipo demostró con éxito un sistema económico muy compacto que realiza una espectroscopía óptica en un factor de forma que puede caber dentro del cuerpo de un teléfono. Utiliza componentes económicos y el mismo tipo de LED que se utilizan para la iluminación con flash en los teléfonos. Al agregar uncomponente especial conectado en la parte superior de un sensor de imagen de teléfono inteligente convencional, pudieron medir la absorción de luz de los líquidos y el espectro de dispersión de los sólidos.
"Hemos tenido varios proyectos en los que buscamos utilizar las capacidades de detección de teléfonos inteligentes y dispositivos móviles para pruebas biomédicas de punto de uso o pruebas que podrían realizarse fuera del laboratorio", explicó Cunningham. "Pero en todos los proyectosen los que hemos trabajado hasta ahora, ha habido una base o algún instrumento con el que el teléfono tiene que estar en contacto para realizar la medición ".
Sin embargo, su último artículo, "Sistema de análisis espectroscópico integrado con baja altura vertical para medir ensayos líquidos o sólidos" publicado en Sensores y actuadores B detalla cómo un teléfono inteligente podría colocarse directamente sobre un cartucho que contiene el líquido para medir el color específico del líquido. Los resultados podrían enviarse directamente por vía electrónica a un médico, quien podría hacer un diagnóstico y sugerir un remedio sin que el paciente lo necesitepara ver a ese médico en persona.
"Para que funcione, los fabricantes de teléfonos inteligentes agregarían una cámara con fines científicos", dijo Cunningham. "Los píxeles del sensor de imagen adicional tendrían un filtro variable lineal pegado encima que transforma la cámara en un espectrómetro.el componente sería una parte integral del teléfono, la información generada por él puede integrarse perfectamente con otra información sobre el paciente y la prueba que se realiza, mientras interactúa con un sistema de servicio inteligente basado en la nube que proporciona información inmediata y accionable ".
Para probar el concepto, midieron con precisión los líquidos de un ensayo inmunoabsorbente ligado a la enzima fibronectina fetal ELISA, una proteína cuya concentración se utiliza para ayudar a determinar la probabilidad de que una mujer embarazada dé a luz prematuramente. Kenny Long, MD /Estudiante de doctorado en bioingeniería, cuya investigación se ha centrado en la aplicación clínica de tecnologías médicas, dirigió ese esfuerzo.
Otros estudiantes / posdoctorados involucrados en el proyecto incluyen a los estudiantes graduados de ECE John Carlson, Saoud Al-Mulla, Benjamin Kesler y Patrick Su. El científico visitante Yuhang Wan de la Universidad de Beihang en China fue el primer autor del artículo, y el científico visitanteWang Peng de la Universidad de Huazhong en China contribuyó al esfuerzo.
"Sin nuestro enfoque, es posible medir aproximadamente el color de un objeto usando las intensidades de píxel rojo, verde y azul en una imagen de teléfono inteligente", dijo Cunningham. "Sin embargo, obtienes información más rica cuando mides todo el espectroy puede extender las longitudes de onda detectadas al infrarrojo "
Más específicamente, esta tecnología utiliza la iluminación de un banco de diodos emisores de luz LED, que se junta en una varilla de plástico cilíndrica. La varilla colima la luz y la envía a un punto de prueba frente a la cámara. El sistema permitesolo una longitud de onda para pasar a la cámara a la vez, pero la longitud de onda seleccionada es linealmente variable en todo el ancho de la cámara. El componente utilizado en el sistema, llamado Filtro de Variable Lineal LVF, parece un grosor de ~ 2x8 mm2pieza de vidrio que está pegada en la parte superior de los píxeles de la cámara, por lo que realiza una separación de longitud de onda sin usar espacio vertical, como hacen los espectrómetros convencionales.
"Desarrollamos un espectrómetro LVF simplemente pegando el componente del filtro sobre los píxeles de un sensor de imagen convencional", dijo Cunningham. "Es un filtro de transmisión de longitud de onda que se gradúa del lado izquierdo al lado derecho, para permitir la luz azul.a través de la izquierda y la luz roja a la derecha, y cualquier otra longitud de onda intermedia. Si ilumina una longitud de onda a través de todo el filtro, la luz solo pasará al sensor de imagen en una ubicación. Cuando muchas longitudes de onda pasan a la vez, las intensidades de píxeles del sensor de imagen representan un espectro de la luz ".
La tecnología tiene un impacto específico en los países en desarrollo o en las zonas rurales, donde llegar a un consultorio médico puede ser un desafío. La misma metodología demostrada en el documento se puede aplicar a la detección cuantitativa de biomarcadores para nutrición, salud cardíaca, sepsis, cáncer, embarazo, enfermedades infecciosas, drogas de abuso, hormonas y muchos otros.
Cunningham ha tenido varias conversaciones con los fabricantes de teléfonos inteligentes sobre sus descubrimientos en los últimos años y entiende que para convencerlos de que agreguen otra cámara a un teléfono, debe haber aplicaciones de consumo convincentes. Con ese fin, su publicación muestra que el componentepuede medir el espectro de luz dispersada en superficies sólidas, para observar diferencias sutiles, usando papel de color y tiras de prueba de pH como ejemplos representativos.
"Además de medir las pruebas de diagnóstico de salud, el sensor también puede medir todo tipo de cosas divertidas", dijo Cunningham. "Por ejemplo, podría usarse para medir el color de los objetos cotidianos, como su camisa o para combinar con elcolor del cielo al color de la pintura en su sala de estar. Sería muy útil para artistas gráficos, fotógrafos, arquitectos y científicos ciudadanos ".
Sin embargo, fundamentalmente, espera aprovechar un panorama en el que las compañías telefónicas ya están pensando en usar sus dispositivos para la salud móvil.
"Creo que la salud móvil va a significar pruebas de diagnóstico médico para la nutrición o el bienestar, un servicio que las principales compañías de teléfonos inteligentes pueden ayudar a proporcionar", dijo Cunningham. "Están buscando formas en que la atención médica pueda combinarse con sus capacidades. NosotrosEsperamos encontrar compañías que estén interesadas en diferenciar su teléfono de otros al tener esta capacidad ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Facultad de Ingeniería de la Universidad de Illinois . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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