陰道是女性體內必不可少的微生態區域。它是女性生殖道的組成部分，也是其與外界連接的唯一通道，因而它的穩定性與女性健康密切相關。據統計，在美國，每年因陰道分泌物異常而就診的人次約高達1000萬次。但細菌性陰道炎是一種非常私密的疾病，且復發率非常高，中國女性往往因傳統觀念不愿或沒有時間去醫院檢查，從而造成非常嚴重的后果。因此，開發一個允許女性在家完成陰道炎癥檢測的系統至關重要。

據麥姆斯咨詢報道，近期，來自江蘇大學的研究人員設計了一種自吸式微流控芯片，該芯片可以實現自動進樣，從而節省采樣時間，并能夠實現樣品的充分混合。此外，研究人員還發明了一種手持式微型顯微鏡裝置，它具有適配智能手機的光學放大系統和變焦范圍為2mm的聚焦系統。同時，研究人員還開發了一種用于陰道分泌物細菌快速鑒定的APP。總體而言，該項工作設計的檢測系統只有手掌大小，具有高分辨率和便攜性，可用于即時檢測（POCT）中陰道分泌物的快速檢測。

自吸式微流控芯片的設計

研究人員設計的芯片尺寸為2cm × 5cm，其結構的設計以能夠更好地混合樣品為宗旨。如圖1所示，a為采樣區（直徑為3mm），b為用于樣品擴散的混合區（直徑為2mm），c為用于將微生物均勻混合的緩沖通道（寬度為2mm），d為觀測區域（直徑為2mm）。

圖1 微流控芯片的結構設計

光學系統設計

光學系統的結構如圖2所示。它由一個微透鏡組（由多個具有37倍放大功能的高倍微透鏡組成）、一個智能手機閃光燈和一個全反射棱鏡組成。為了實現光學放大的功能，研究人員使用智能手機的閃光燈作為光源。當光源垂直照射在全反射棱鏡上時，光路發生變化，使得反射光路通過樣品載玻片和微透鏡組，最終得到由智能手機拍攝的放大后的樣品顯微照片。

圖2 手持式顯微鑒定系統示意圖：（A）系統操作流程示意圖；（B）手持式顯微鏡內部原理示意圖。

球菌和桿菌的鑒定

在對手機采集的樣本圖片進行基礎圖像處理后，研究人員對細菌輪廓進行特征提取和圓度計算。通過對550張模擬樣本圖像的分析，可以得出球菌鑒定算法的準確率為90.76%，鑒定誤差為6.12%。但是，即使在臨床醫學實踐中，鑒定誤差也是不可避免的。因而，只要鑒定出的球菌數量大于或等于實際球菌數量，該算法也可以作為確定陰道分泌物水平的有效方法。

圖3 細菌鑒定、APP設計及鑒定誤差：（a）細菌的圖像處理；（b）APP界面和圖像處理流程；（c）基于手機算法對球菌進行鑒定的誤差。

陰道炎癥水平診斷的靈敏度

為了研究女性陰道分泌物的水平，研究人員模擬并設置了四組實驗，并對100個樣品進行了檢測。實驗結果顯示鑒定算法的計數結果與觀測人員計數的結果呈線性關系，且算法對陰道炎癥的鑒定結果與觀測人員一致，鑒定準確率達95%。

圖4 臨床樣本：（a）四組臨床樣本的原始圖像；（b）鑒定和計數后的圖像。

綜上所述，研究人員設計了一種基于微流控芯片的手持變焦顯微成像系統。該系統和智能手機結合可以清楚地看到球菌和芽孢桿菌的形態差異，其分辨率可以小于3μm。同時，研究人員設計的APP鑒定算法也能準確判斷炎癥程度，準確率達95%。此外，使用所提出的檢測系統對臨床樣本進行檢測，結果與臨床診斷一致。總的來說，用這種方法檢測女性陰道環境的健康狀況是可行的，可以達到在家快速檢測的目的。不過，對于算法的優化，研究人員還需要在未來進行進一步的研究。