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尿酸結晶分析にコンピュータ顕微鏡を使用するプラットフォームを開発

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August, 3, 2016, Los Angeles--UCLAの研究チームは、米国だけで800万人以上の成人に影響を及ぼす痛風を診断できるポータブルイメージングシステムを設計した。
 新システムはコンパクトでコスト優位性があり、これによって多くの初期診療医師が病気を調べることができる。これは最も一般的な炎症性関節炎である。
 疾病対策センタ(CDC)によると、米国における痛風発生率は、50年前と比べると約3倍多い。変化する洋風食事、肥満や高血圧が増えていることによると考えられる。血液の尿酸値が、尿酸が結晶化する点まで増加するとき、こういう状態が起きる。これは、間接、腱、靭帯に針状結晶沈着となる、これがひどい炎症の引き金になる。それは、食事、薬物治療、遺伝を含む要素の組み合わせによって起こる、また赤身肉を食べ、大量のビールを飲み、肥満の人に一般的に起こる。
 痛風の確定テストには、医師が患者から関節液を採る必要がある。次に補償偏光顕微鏡を使ってサンプルの尿酸結晶を特定する。しかし最近の研究では、初期診断医師が通常、そうした手順なしで診断する。
 さらに、偏光顕微鏡は大きく、重く(20ポンド以上)、高価(10000ドル~20000ドル、それ以上)である。また、それは相対的に視野が狭いので、大きなサンプルの検査には時間がかかる。さらに、テスト結果には信頼性がない。結晶を見つける試験者の能力も、訓練レベル次第で大きく変わる。
 UCLA設計のプラットフォームは、レンズフリーオンチップ顕微鏡技術をベースにしており、レンズの必要性なしで広い視野のイメージンができる。ホログラフィックイメージングを使って、患者の体液サンプルで結晶状の物質の高分解能画像、痛風の確かな兆候を生成する。
 その技術は、偏光子を通して、顕微鏡スライド上の液体サンプル、さらにもう1つの偏光しを通して光ストリームを送ることで機能する。次に、光はイメージセンサマイクロチップに到達する。イメージセンサは、サンプルが作るホログラフィック回折パタンを捉え、それをコンピュータに送るとソフトウエアが素早くサンプルの画像を生成する。このプラットフォームは、イメージセンサチップのアクティブエリア全体を使う。チップは約20~30㎜2で、標準的な光学顕微鏡が同等の解像度レベルで分析するよりも約100倍大きい。したがって、大量のサンプルを迅速に分析することができる。
「その広いサンプルエリア、コスト効果が優れた可搬性により、われわれの顕微鏡は痛風診断の効率と精度を大幅に改善し、POCやリソースが限られた臨床状況にも導入することができる」とAydogan Ozcan氏はコメントしている。
 UCLAの技術は最終的には、他の症状の診断に利用可能である。体液で結晶を形成することで起こる症状、現在従来の偏光顕微鏡を使って診断している症状、例えば腎臓結石の診断にも使える。