新型可攜式設備:用智慧型手機快速檢測病毒!

導讀

據日本東京大學官網近日報導，該校研究人員創造並測試了一種由低成本組件和一部智慧型手機組成的小型化系統。該系統可以檢測病毒及其他生物標誌物，有助於疾病的診斷與預防。

背景

目前，評估病毒和其他疾病生物標誌物存在的主要方法雖然是有效的，但卻又大又昂貴。特別是由於特定的經濟和地區性因素，這種方法在許多情況下都非常難以應用。

創新

近日，日本東京大學的 Yoshihiro Minagawa 等研究人員創造並測試了另一種小型化的系統，該系統利用了低成本組件以及一部智慧型手機。研究人員們希望該系統能幫助那些處理疾病傳播問題的人。

沒裝入智慧型手機（左）與裝入智慧型手機（右）的設備（圖片來源：Rohan Mehra - 戰略公關部）

技術

智慧型手機病毒掃描儀一開始聽上去並不是那麼令人振奮，但是這個病毒掃描儀並不是在掃描最新的病毒軟體，而是在掃描真正的病毒生物樣本。該設備是可攜式、低成本、電池供電的。它不僅可以檢測病毒，也可以檢測其他生物標誌物。

Minagawa 表示：「我想要為偏遠或者貧困的社區製造一個有用的工具，幫助他們與流感等疾病作鬥爭。診斷是疾病預防的關鍵因素之一。我們的設備為更好地獲取必要的診斷工具鋪路。」

目前，用於檢測和計算病毒及其他生物標誌物的最先進工具，例如螢光顯微鏡，通常都很大、很慢、很昂貴且難以使用。儘管這些工具在計算病毒方面高度精準，但是許多情況下都顯得太大而笨重，特別是需要快速診斷的時候。

Minagawa 繼續說道：「對於含有流感病毒的兩個相同樣本來說，我們的系統檢測到的病毒數量是螢光顯微鏡的60%。但它這麼做的時候速度要快得多，足以為精準診斷作出良好的估算。真正令人驚奇的是，我們的設備比商用的快速流感試劑盒要靈敏百倍，而且不只是可以檢測那一種病毒。」

顯微鏡（右）的圖像更清晰，但是智慧型手機方案也在持續改善。（圖片來源：Minagawa et al.）

該設備的尺寸差不多等同一塊磚。它的頂部有個槽，你可以將智慧型手機放在槽中。這樣一來，智慧型手機的攝像頭通過一個小型透鏡觀測設備內部。通過屏幕上定製的智慧型手機應用程式，你會看到乍一看像星空的場景，只是這些星星實際上是單獨的病毒。

病毒位於用LED照亮的微腔中透明表面上的適當位置。這個表面及其周圍的液體是設計好的，只有當腔體內部有病毒時，來自LED的入射光（直接照射到表面上的光線）才會重定向至攝像頭，在黑暗的空白部分中顯出一個明亮的像素點。每個腔體的體積都是48飛升（一升的一千萬億分之一），一千萬個這些腔體才能容納一滴眼淚。

含有病毒的腔體寬4.5微米，相距9微米。（圖片來源：Minagawa et al.）

價值

Minagawa 總結道：「如今，因為智慧型手機及其嵌入式攝像頭變得十分先進且價格合理，這種方案才得以實現。現在，我希望將這些技術帶給那些最需要的人。我們也希望讓這個設備可以檢測其他生物標誌物，例如核酸（像DNA）。這樣一來，我們可以最大化該設備的用途，為處於疾病預防第一線的那些人服務，幫助挽救生命。」

關鍵字

智慧型手機、醫療診斷、病毒

參考資料

【1】Yoshihiro Minagawa, Hiroshi Ueno, Kazuhito V. Tabata, Hiroyuki Noji. Mobile imaging platform for digital influenza virus counting. Lab on a Chip, 2019; DOI: 10.1039/c9lc00370c

【2】https://www.u-tokyo.ac.jp/focus/en/press/z0508_00065.html

了解更多前沿技術，請點擊「閱讀原文」。