KLA Tencor סייעה לפתח מיקרוסקופ מבוסס סמארטפון

7 מרץ, 2016

מיקרוסקופ רפואי זול, המבוסס על אופטיקה מפתיעה וסמארטפון סטנדרטי, מאפשר לבצע בדיקות דם מעבדתיות באפריקה בשבריר מחיר ובתוך דקות ספורות. המטרה: הצלת מיליוני חולים

מיקרוסקופ רפואי זול, המבוסס על אופטיקה מפתיעה וסמארטפון סטנדרטי, מאפשר לבצע בדיקות דם מעבדתיות באפריקה בשבריר מחיר ובתוך דקות ספורות. המטרה: לאתר את מיליוני החולים שנפגעו מנגיף עיוורון הנהרות

זיהוי מיידי של טפילים בדם באמצעות הסמארטפון
זיהוי מיידי של טפילים בדם באמצעות הסמארטפון

היכולות הטמונות בסמארטפון מודרני: קישוריות, מצלמה ויכולת עיבוד גבוהה, הופכות אותו לתשתית רבת-עוצמה עבור פלטפורמות חדשות לחלוטין שאינן קשורות לתחום התקשורת. אחת מהן היא מיקרוסקופיה זולה, אשר יכולה לשנות תפישות בסיסיות בתחום הטיפול הרפואי.

מעבדת המחקר של פרופ' דניאל פלטשר (Fletcher) באוניברסיטת ברקלי קליפורניה פיתחה מנגנון אופטי המאפשר להופך את הסמארטפון למיקרוסקופ מבלי לבצע בו שינויים. הוספת עדשת הגדלה לא מצליחה להעניק למצלמת הסמארטפון יכולת הגדלה משמעותית, מכיוון שהמצלמות במכשיר הנייד מתוכננות ליישומי צילום חובבים: העדשה מספקת שדה ראייה רחב הקולט אובייקטים מרוחקים, והוספת עדשת הגדלה מספקת תמונה באיכות גרועה.

החוקרים פיתחו גישה חדשה: הם מצמידים לסמארטפון מתקן זעיר המבוסס על טכנולוגיית עדשה הפוכה. התוצאה היא שבמקם להקטין את האובייקט המרוחק (כדי להתאים את גודל הצלמית לגודל החיישן), מקבלים יכולת הגדלה משמעותית עם פגיעה מזערית באיכות התמונה.

הטכניקה הזו, אגב, מוכרת זמן רב לחובבי צילום, המשתמשים בה כדי לצלם אובייקטים זעירים, כמו חרקים למשל. החוקרים בנו מתקן הכולל עדשה הפוכה, מתקן אחזקת דגימה נבדקת, ומקור אור מסוג LED המאיר את הדגימה. התוצאה: הם הצליחו לצלם באמצעות סמארטפון שלא עבר כל התאמה מיוחדת, אובייקטים בגודל של 6 מיקרון. תיאור המתקן מופיע כאן.

מבנה המיקרוסקופ שפותח על-ידי חברת KLA Tencor
מבנה המיקרוסקופ שפותח על-ידי חברת KLA Tencor

פירוש הדבר שהמתקן מאפשר לצפות בתאי דם ובאלמנטים נוספים המצויים בדם, לכן הוא גם קיבל את הכינוי CellScope. המטרה היא לבצע בדיקות מעבדה יקרות ומסובכות בזול ובמהירות, במיוחד באזורים מרוחקים ומוכי מחלות.

רפואה וטכנולוגיית שבבים

לאחרונה הטכנולוגיה הוכיחה את יעילותה: בסיוע חברת KLA Tencor, המעבדה פיתחה מכשיר בדיקה רפואי CellScope Loa, המאפשר לזהות במהירות חולים שנפגעו במחלת ״עיוורון הנהרות״ באפריקה. מדובר במחלה הפוגעת ב-10 מיליון בני-אדם באפריקה ונגרמת בגלל כניסת טפיל בשם Loa Loa לדם. היא גורמת לעיוורון ולאחר מכן למוות. אומנם פותח נגדה חיסון, אולם הוא עצמו מסוכן, ולכן אנשים לא מוכנים לקחת אותו כאמצעי מניעה.

אחת מהבעיות המקשות על איתור חולים נעוצה בעובדה שהזיהוי באמצעות ציוד מעבדה סטנדרטי הוא יקר, דורש שימוש באמצעות מומחה ונמשך זמן רב. החוקרים במעבדה החליטו לפתח פתרון זול וזמין המבוסס על טכנולוגיית CellScope שפיתחו. וביקשו עזרה מחברת KLA Tencor המספקת פתרונות למדידה ובקרה של תהליכי ייצור שבבים.

ביחד הם פיתחו ובנו מתקן פלסטי (שיוצר באמצעות מדפסת תלת-מימדית): המתקן כולל את המנגנון האופי ומערכת בקרה אלקטרונית. מצמידים אליו את הסמארטפון ומכניסים לתוכו לוחית זכוכית עם דגימת דם. כאשר מופעלת אפליקציית המיקרוסקופ, הטלפון מתקשר אל המתקן באמצעות תקשורת Bluetooth, מנורת הלד מוארת ומיקרו-בקר מפעיל מנוע המזיז את הדגימה אל מול העדשה.

הרכבת המיקרוסקופ במעבדות KLA Tencor בעמק הסיליקון
הרכבת המיקרוסקופ במעבדות KLA Tencor בעמק הסיליקון

במקביל, הסמארפטון מבצע הקלטת וידאו של הדגימה, ואז מפעיל אלגוריתם המזהה את הטפילים בהתאם למאפייני התנועה שלהם, ובתוך שלוש דקות מספק חיווי על מצב הנבדק. אחד מהיתרונות של הגישה החדשה הוא שלמרות בעיות התשתית החמורות של אפריקה, תקשורת סלולרית וסמארטפונים מאוד נפוצים בה. ולכן מכישור רפואי המבוסס על תשתית של סמארטפונים הוא זמין וזול באפריקה.

מפתחים של חברת KLA Tencor בעמק הסיליקון פיתחו והרכיבו 25 יחידות עובדות, שנשלחו לניסויי שדה בקאמרון. לאחרונה הם השלימו בהצלחה סדרת בדיקות של כ-40,000 חולים. ד"ר עמי אפלבום, נשיא חברת  KLA-Tencor ישראל, אמר שפרוייקט מהסוג הזה ממנף את היכולות הטכנולוגיות של החברה לתועלת הקהילה. החברה מפעילה במגדל העמק מרכז פיתוח וייצור המעסיק כ-450 עובדים.

Share via Whatsapp

פורסם בקטגוריות: אלקטרואופטיקה , חדשות , מכשור רפואי