手機怎樣幫助科學家66地搞科研？

如今人們生活在高科技和信息化的時代，手機已經(jīng)成為了我們?nèi)粘Ｉ钪械谋匦杵?，智能手機的誕生也造就了很多低頭一族，很多人認為手機在給我們帶來很多便利的同時也嚴重影響了人們?nèi)粘５纳睿热缯５慕涣鞯?，然而在科學研究中研究人員也會經(jīng)常利用手機來“搞事情”，在手機的幫助下他們也獲得了多種研究成果，本文中小編就對此進行了盤點，讓我們來一同學習手機是如何幫助科學家進行研究的。

【1】手機新用途---檢測細菌耐藥性？

藥細菌嚴重威脅著全球公共衛(wèi)生，造成了越來越多的高死亡率疾病，如肺炎、腹瀉和敗血癥等。對抗細菌耐藥性的挑戰(zhàn)之一是部分偏遠地區(qū)由于缺乏設(shè)備和技術(shù)人員而無法檢測細菌藥物敏感性。為了解決這個問題，一個來自ucla的團隊開發(fā)了一種便宜而簡便、可以自動檢測細菌藥物敏感性的手機附件，這項研究成果最近發(fā)表在《科學 報告》雜志上。

“考慮到耐藥菌導致許多一線抗生素失效，從而嚴重威脅全球公共衛(wèi)生，這項技術(shù)是非常及時、非常重要的，”ucla herry samueli工程和應(yīng)用工程學院電氣工程及生物工程系教授aydogan ozcan說道?！拔覀冞@種基于手機的新技術(shù)能夠在廣泛的區(qū)域進行實驗室級別的檢測，尤其是在資源匱乏的地區(qū)?！?/p>

這個設(shè)備將手機與96孔板連接在一起，通過led燈照亮樣品，手機相機可以檢測到不同濃度抗生素造成的光透過率的改變，這些照片發(fā)送到服務(wù)器進行抗生素敏感性自動檢測，1min后結(jié)果會發(fā)送到手機。

【2】開發(fā)出便攜式智能手機實驗室檢測癌

在一項新的研究中，美國華盛頓州立大學機械與材料工程學院助理教授lei li和他的研究團隊開發(fā)出一種低成本的便攜式手機實驗室，它能夠同時分析多種樣品來捕獲一種癌癥生物標志物，并且產(chǎn)生實驗室檢測結(jié)果。相關(guān)研究結(jié)果將發(fā)表在2017年1月15日那期biosensors and bioelectronics期刊上，論文標題為“a multichannel smartphone optical biosensor for high-throughput point-of-care diagnostics”。

在病人和專業(yè)的醫(yī)生總是期待快速出現(xiàn)檢測結(jié)果的時候，科研人員總是試圖將在實驗室中使用的生物檢測技術(shù)應(yīng)用到現(xiàn)場和診所中，這樣病人能夠在醫(yī)生辦公室、救護車或急診室中幾乎立即獲得診斷結(jié)果。

li團隊開發(fā)出一種能夠檢測人白細胞介素-6（il-6）的八通道智能手機光譜儀（smartphone spectrometer），其中已知il-6是肺癌、前列腺癌、肝癌、乳腺癌和上皮癌的一種生物標志物。光譜儀通過測量光譜來分析樣品中化學物的含量和類型。

【3】新科技！利用智能手機照一照就知道你有沒有皮膚癌

都知道手機可以被用來看日歷、使用計算器、聽廣播并且拍照；那么你知道如今手機也可以被當做顯微鏡用來幫助挽救人類生命嗎？最近來自德克薩斯大學休斯頓健康科學中心的研究人員通過研究表示，在發(fā)展中國家中手機可以用來幫助改善對皮膚癌的檢測，相關(guān)研究刊登于國際雜志archives of pathology & laboratory medicine上。

醫(yī)學博士richard jahan-tigh指出，某些偏遠地區(qū)的醫(yī)生們并沒有條件使用高性能的顯微鏡來用于評估患者的皮膚樣本，因此如果這些醫(yī)生們可以利用手機來進行檢測并且給出合理的檢測結(jié)果，那么這對于偏遠地區(qū)的患者將是莫大的福利。提及癌癥診斷，智能手機顯微鏡或許相當準確。

文章中，研究者將智能手機同傳統(tǒng)的光學顯微鏡進行了對比，結(jié)果顯示，這種智能手機顯微鏡可以對90%的非黑色素瘤皮膚癌患者進行檢測，而對黑色素瘤皮膚癌患者的檢測準確性就降低到了60%。據(jù)who數(shù)據(jù)顯示，近年來非黑色素瘤和黑色素瘤皮膚癌的發(fā)生率逐年增加，目前全球大約每年都會新發(fā)200萬至300萬非黑色素瘤皮膚癌患者以及13.2萬黑色素瘤皮膚癌患者。

4 利用普通的手機定量檢測核酸分子

在資源有限的地區(qū)，獲取診斷性的健康醫(yī)療經(jīng)常受到限制，這是因為檢測疾病的許多分子標記物所需的方法過于復(fù)雜，或者在中心實驗室外面使用過于昂貴。美國加州理工學院化學與化學工程系rustem ismagilov教授及其團隊正在開發(fā)新的技術(shù)以便讓新出現(xiàn)的診斷設(shè)備在實驗室外也能夠進行現(xiàn)場即時檢測（poct）。對這些診斷設(shè)備的重要需求之一就是在各種環(huán)境條件下和用戶出錯的情形下獲得可靠的診斷結(jié)果（或者說讀出值）。

為了解決在定量診斷時對可靠的讀出系統(tǒng)的需求，在一項新的研究中，來自ismagilov實驗室的研究人員發(fā)明了一種新的視覺讀出方法，該方法利用分析化學和圖像處理技術(shù)對單個核酸分子進行明確地定量檢測，而且任何一種手機攝像頭都可用來執(zhí)行這種定量檢測。

在這項研究中，研究人員利用來自丙型肝炎病毒（hcv）的rna描述和驗證了這種視覺讀出方法。相關(guān)研究結(jié)果于2016年2月22日在線發(fā)表在acs nano期刊上，論文標題為“reading out single-molecule digital rna and dna isothermal amplification in nanoliter volumes with unmodified camera phones”。

【5】智能襪子和手機有助預(yù)防糖尿病截肢

糖尿病神經(jīng)病變(diabetic neuropathy)是一種與糖尿病患者足潰瘍產(chǎn)生相關(guān)聯(lián)的神經(jīng)損傷，其癥狀為腳部結(jié)構(gòu)變形、承壓過大和較差的血液供應(yīng)。在全球，它影響著1.3億多人。它也是截肢的主要原因，每年需要花費美國社會100多億美元。

糖尿病患者需要進行定期檢查以便監(jiān)控增加的腳部承壓和足潰瘍形成，因為這種潰瘍形成最終會導致截肢。然而，潰瘍只能在產(chǎn)生后才能被檢測到，這就意味著病人需要時間來治愈，而這會顯著增加醫(yī)療成本。

由以色列耶路撒冷希伯來大學及其附屬的哈達莎醫(yī)學中心創(chuàng)建的生物設(shè)計：醫(yī)學創(chuàng)新計劃(biodesign： medical innovation program)首席工程師danny bavli及其團隊（以下稱biodesign團隊）著手解決這個問題。

【6】癲癇患者可用智能手機管理疾病

近期，神經(jīng)學家發(fā)表在《international journal of epilepsy 》雜志上的文章評估了智能手機在癲癇治療中的應(yīng)用情況。雖然許多癲癇患者可以用藥物控制癲癇發(fā)作，但是那些不可預(yù)測的和無意識的行為和意識變化卻會限制患者的日常生活。

ranganathan的團隊評估了可用于癲癇患者日常護理的移動應(yīng)用軟件。這些應(yīng)用軟件包括癲癇日記，藥物追蹤及提醒下一次藥物的使用劑量。此外，該應(yīng)用軟件可回答癲癇患者可能產(chǎn)生的任何問題，可檢測出潛在的藥物相互作用及癲癇發(fā)作情況。最新的應(yīng)用軟件可感知無規(guī)律的癲癇突發(fā)情況，并自動引發(fā)警報，提醒護理人員和醫(yī)生。

“幾乎所有的智能手機都內(nèi)置gps，”ranganathan說?！八麄冇羞\動探測器或傳感器。所有這些功能如果正確地集中到一個程序軟件中，就會對癲癇病的管理大有裨益?！?/p>

【7】新科技讓智能手機搖身成為dna掃描顯微鏡

加州大學洛杉磯分校(university of california， los angeles) howard hughes醫(yī)學院的aydogan ozcan研究組近日開發(fā)出一種新的技術(shù)，讓智能手機可作為dna掃描熒光顯微鏡使用。

在最近的bioscience technology采訪中，ozcan介紹了此新技術(shù)。這是一款智能手機的光學配件，即一個小型3d打印盒，盒中包括鏡頭，濾鏡，支架和激光器二極管等部分，可用于測量比人類頭發(fā)絲細50，000倍的dna的大小以及dna成像。目標dna被分離出來后，先被熒光標記。智能手機上的windows應(yīng)用軟件掃描dna分子，并將信息傳送到遠端位于研究組實驗室的服務(wù)器，完成對dna分子大小的測量。整個數(shù)據(jù)處理過程可在10秒內(nèi)完成。

傳統(tǒng)的顯微鏡體積巨大，花費昂貴且運送十分不便。此項新技術(shù)不僅節(jié)省成本，讓遠程醫(yī)療和移動醫(yī)療得以實現(xiàn)，而且利用網(wǎng)絡(luò)連接到服務(wù)器的顯微鏡可以從時間和空間上積累數(shù)據(jù)，從新的角度觀察和理解疾病的趨勢和傳播。

【8】：智能手機太智能-配件可診斷hiv和梅毒

哥倫比亞大學生物醫(yī)學工程和盧旺達生物醫(yī)學中心的研究人員聯(lián)手，研發(fā)并成功測試了一個智能手機電子狗（dongle），只需15分鐘就可得到hiv和梅毒診斷。這篇文章發(fā)表在最新一期的science translational medicine。

hiv和梅毒在發(fā)展中國家比較常見，而患者能獲得的醫(yī)療保健往往有限。所以科研人員試圖突破依賴常規(guī)實驗室的診斷方法，尋找一種即廉價又便攜的設(shè)備用于診斷。

科研人員把達到實驗室標準的一個完整免疫檢測改造到了這個小小的配件上。這種電子狗能復(fù)制基于實驗室的酶聯(lián)免疫吸附測定（elisa）所有機械，光學和電子功能，由手機提供電量。輕便小巧低功耗，制造成本僅約34美元（相比于運行這種測試的高于10000美元的實驗室機器設(shè)備成本）。電子狗產(chǎn)生的數(shù)據(jù)會通過智能手機的標準音頻插孔傳送到手機內(nèi)存。

【9】：智能手機可有效改善個體的飲食監(jiān)控

近些年來，由于智能手機的可操作性及智能化，其已經(jīng)被美國人廣泛使用。近日來自亞利桑那州立大學的研究人員就通過研究檢測了智能手機如何影響個體體重減輕的目標，研究者表示，當追蹤飲食數(shù)據(jù)時智能手機可以為用戶提供一種優(yōu)于傳統(tǒng)方法的新型策略，相關(guān)研究刊登于國際雜志journal of nutrition education and behavior上。

大約83%的美國人都擁有一臺屬于自己的智能手機，而且45%用戶的智能手機都可以使用互聯(lián)網(wǎng)，這項研究中，研究者招募了健康體重穩(wěn)定的成年個體，基于飲食追蹤的方法將這些個體半隨機地分成不同小組，這些小組就包括使用減肥軟件的個體、利用手機備忘錄功能記錄每日飲食攝入信息的個體、利用傳統(tǒng)紙筆記錄飲食攝入的個體。

【10】這款便攜醫(yī)學儀器可用手機進行精子濃度測試

專注于自動化精液分析醫(yī)療設(shè)備的medical electronic systems公司，近日推出了一款yo品牌的移動式便攜精液分析儀，能夠直接在手機上對精液樣本進行準確的精子濃度分析，幫助不愿與去診所的男性對其精液活力作初步分析。

這款便攜式醫(yī)療設(shè)備主體部分稱為yo clip，是一款精簡設(shè)計的顯微鏡結(jié)構(gòu)設(shè)備，可置放在iphone和安卓手機的頂部，讀取yo slide的片狀樣本抽樣配件，通過免費的安卓/ios應(yīng)用，你可以直接查看經(jīng)過儀器讀取到的精液樣本分析結(jié)果，以及動態(tài)的精液活動圖像。目前這套設(shè)備（包含yo clip和兩片yo slide）已經(jīng)提供預(yù)售，售價為50美元，預(yù)計在明年一月發(fā)售。

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