可无线传输数据到智能手机的新型手持光谱仪

光谱图像包含的色彩信息，比典型的照相机所能获得的信息更多，揭示了肉眼无法看到的组织和其他生物样本的特征。一种像铅笔一样的新型智能手机兼容设备可以使人们获得日常物体的光谱图像，并最终用于远程医疗点的医疗诊断。 ]OH
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新设备的潜在应用包括检测人体血液中的氧饱和度，确定杂货店肉类的新鲜度和识别完美成熟的水果。该光谱仪还可以使野外获取光谱数据更容易用于科学研究。 S"w$#"EJA  
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在光学学会（OSA）杂志《生物医学光学快报》上，研究人员描述了如何制造这种新型的铅笔状光谱仪，并演示了它获取香蕉、猪肉和人的手的光谱图像的能力。这种新装置可以同时检测400到676纳米波长的186个点。 L&lNpMT  
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“使用光谱仪的最简单的方法是在人体或被检查的物体的一部分使用光波进行检查，”第一作者来自中国海南大学的Fuhong Cai说。“然而，许多国产便携式光谱仪使用智能手机摄像头获取数据和电话摇篮，其中包含其他必要的光学元件。摇篮很难正确对齐，使智能手机在身体上移动很尴尬。 Tc@r#!.m  
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新的光谱仪使用的是商业上的互补金属氧化物半导体（CMOS）相机，而不是用智能手机摄像头获取图像，而无线地将图像传输到智能手机上。这种方法允许研究人员组装一个重达140克（约5盎司）的圆柱形光谱成像装置，大约是智能手机的长度，但直径只有3厘米。 _ 9Tv*@  
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使用现成的组件 ekfD+X  
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这种新型的铅笔状光谱仪使用了所有可买到的价格不到300美元的商用组件。光源是一系列白光LED，它与CMOS探测器和用于光谱成像的其他光学元件连接到现成的光学透镜管上。 mz[rB|v"/7  

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一个人可以用铅笔状光谱仪简单地通过手在目标区域移动它。这种手动推扫扫描过程建立了一系列的光谱图像，发送到智能手机或计算机上，软件将光谱图像拼接成一个三维光谱图像数据立方体。 :h N*  
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研究人员用分光计检测了香蕉的成熟度和肌红蛋白的含量，这是一种在肉中赋予肉颜色的含铁蛋白质。他们还用它来扫描一个人的手，获得一个16秒的视频包含200个光谱图像。从3D光谱图像中，研究人员可以分辨出五个手指和手掌，并发现手部不同部位血红蛋白分布的差异。 (M6B$:  
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研究人员还感兴趣的是使用他们的紧凑型成像光谱仪进行环境监测。蔡说：“我们正在开发分布式光谱相机，可用于广泛的海洋调查，例如检测水中溶解的有机物质或色素，这些迹象表明有害赤潮的早期迹象。”由于成像光谱仪可以连接到任何类型的相机，我们也正在研究的想法附加到一个自主车辆的摄像头，建立一个远程海洋传感系统。 uU6+cDp  
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系统的优化 f>5{SoM  
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虽然使用商用组件制造原型意味着任何人都可以组装该设备，但它也限制了分辨率和灵敏度。例如，这个原型只能解决波长相差至少17纳米的问题。 a>Uk<#>2?a  
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“我们预计在未来通过采用改进的相机长焦镜头实现显著的光谱分辨率的优化，”Dan Wang说，她是来自中国北京化工大学的研究小组的成员。“这些改进将扩大该设备的应用程序。” bQb>S<PT  
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研究人员还计划开发软件，使光谱成像仪更加有用。研究小组的成员Sailing He说，我们要发展到使用机器学习算法来分析数据可与便携式光谱成像仪收集的大量的方式，我们也希望为使用光谱成像数据的智能手机制作软件来衡量肉类的新鲜度。 qp_k
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原文链接：https://phys.org/news/2017-11-wireless-handheld-spectrometer-transmits-smartphone.html