眼睛是人類心靈的窗口,通過眼睛可以看到他們的“靈魂”,或者至少可以看到中風或糖尿病的跡象。通過觀察眼睛中的血管,醫生可以了解一個人的健康狀況。這可以通過眼底造影來實現,眼底造影已經存在了近兩個世紀,已經成為眼科醫生的標準成像工具。但是,對于很多人,特別是窮人來說,動不動去診所并不現實。
據麥姆斯咨詢報道,日本奈良科學技術研究院(Nara Institute of Science and Technology,NAIST)的研究人員與東京大學(University of Tokyo)的科學家合作,設計出了一款小到足以適配智能手機的新型眼底照相機,或能解決此類問題。該研究本月在2018年VLSI技術與電路專題討論會上進行了介紹。
NAIST教授Jun Ohta正在研究光子學材料和眼睛生物醫療治療之間的接口。
“我們正在研究生物醫療應用的光子學器件,目標之一是恢復視力的視網膜假體。我們在研究高靈敏的圖像傳感器,用于眼睛的診斷。”他說。
對于眼底造影,相機必須對準通過視網膜到達眼球背面的光路。然而眼睛總是在規則的快速運動,光路不斷在變化。為了解決這個問題,新設計的相機的成像速度達到了1000張/秒。
眼底造影的另一項挑戰,是相機探測到的光的波長。為了獲得清晰的眼底成像,必須要通過瞳孔將一束強烈的紅光射入眼睛,因為眼睛內部是完全黑暗的。
為了解決這個問題,研究人員改進了CMOS相機。其相機采用了微電子技術通過利用三種非可見光或近紅外光來獲取彩色圖像。這種新的相機模型基于一種微型化的傳感器而開發,整合了三個近紅外濾光片。這些濾光片可以捕獲紅色、綠色和藍色三種信號光,以在使用相機無法感知的近紅外光時生成眼睛的彩色圖像。
重要的是,這款模組的尺寸僅為2.3平方毫米,小到足以安裝在智能手機上,并且無需考慮功耗問題,就能由用戶自己拍攝細節豐富的眼底成像。Ohta設想未來患者能夠僅利用他們口袋里的智能手機就能完成診斷。
“人們可以自己拍攝眼底圖像,并從眼底圖像中了解自己的健康狀況,這為使用眼底圖像實現的個人醫療保健創造了可能。此外,他們還可以將這些眼底圖像發送給醫生。對于像日本這樣的國家來說,拜訪眼科醫生并不困難。但在許多國家,這確實是一個優勢。我希望看到我們的技術在全球范圍內改善人們的健康狀況。”他說。