作者：Gail Overton

德州儀器公司開發(fā)的基于微電機系統(tǒng)（MEMS）的數字光處理（DLP）技術，除了在微型投影儀中有著廣為人知的不俗表現外，目前其應用也正在拓展到其他更廣泛的領域。事實上，今年年初在美國舉行的Photonics West 2010 MOEMS會議上，與會者的話題就幾乎全部是圍繞著DLP應用以及其他基于數字微鏡設備（DMD）的應用。除了顯示應用和動態(tài)散斑減弱應用外，DLP技術也正在其他一些醫(yī)療和工業(yè)領域中開辟出新的應用天地。

醫(yī)學成像與照明

來自美國德克薩斯大學、德州儀器公司（TI）、美國國家標準技術研究院（NIST）所以及德克薩斯大學西南醫(yī)學中心的研究人員，正在協(xié)作建立超光譜成像系統(tǒng)，他們采用的是由Optronic Laboratories公司提供的基于DLP技術的光源，該系統(tǒng)可以利用反射光譜測量術快速分析生物組織。^[1]光譜照明裝置的工作波長范圍是380～780nm，如果采用350µm的狹縫進行帶通濾波，半高全寬帶寬為8.55nm。反射數據被發(fā)送到一個具有1392×1040像素（像素尺寸6.45×6.45µm）的CCD圖像傳感器中，其數字轉換器可在12位或14位以及10MHz或20MHz之間切換。臨床應用的成像儀通過液態(tài)光波導投射光，并通過一個標準的尼康（Nikon）50mm焦距透鏡收集反射光。反射的光譜圖像被編排入一個三維超譜圖像箱（image cube），然后采用一種專利的化學計量算法可以計算出化學編碼圖像，從而以近視頻幀速顯示出組織的化學過程。

在美國Parkland Memorial醫(yī)院的燒傷部門，研究人員利用超光譜成像系統(tǒng)采集燒傷部位的可見光以及近紅外光范圍內的光譜數據，以確定不同深度處組織中氧基血紅素貢獻的百分比，并以此來確定需要切除多少死亡組織才能加速傷口的愈合。采用略微不同的裝置設計，該系統(tǒng)還可用于分析從視網膜得到的表征氧合血灌注的超光譜數據，從而進一步研究糖尿病患者的視網膜病變。

此外，DLP技術的成像速度，能夠在腹腔鏡手術中實現先進成像、在膽囊以及腎外科手術中輔助儀器在組織中穿行，以提高手術后的愈合效果。

荷蘭O₂view公司與來自荷蘭Quest Innovations公司、荷蘭Leiden大學醫(yī)學中心、意大利Optec公司的合作者們聯合開發(fā)出了另一套醫(yī)學成像系統(tǒng)。該系統(tǒng)基于來自一個或更多相機的視覺反饋，采用DLP設備提供選擇性可編程照明，將照明技術向前推進了一大步。^[2]該立體系統(tǒng)采用多個CCD傳感器收集患者的RGB及近紅外光譜數據。基于轉換的圖像數據，DLP芯片可以通過編程將若干LED以及低能光療法（LLLT）激光源發(fā)出的光投射向患者。該投射光表現為跳棋盤圖案，可用于皮膚修復應用；或者該投射光還可表現為癌癥組織的再生圖案，可用于對感染組織進行定位。

快速成型

多種立體光刻以及添加制造過程可用于實現快速成型。在助聽器與牙科市場，美國EnvisionTEC公司正在添加制造過程中采用DLP技術，制造牙科以及助聽元件。^[3]如果采用一個固定的燈泡或LED光源制造這些部件，特定像素體積內的固化深度通常固定在100µm量級。但是如果在照明光路中加入DLP芯片，DLP芯片上的單個MEMS像素可以通過編程移動，這可以快速改變灰度照明，從而改變每個像素區(qū)內的固化深度（以及輪廓形狀），進一步加快原型制造過程（如圖）。與采用均一光源照明相比，通過在待固化材料表面投射變化的照明場（例如像素固化深度在0～100µm范圍內變化），可以將制造速度提高2～3倍。

圖：在制造過程中，將數字光處理技術與激光輔助制造技術協(xié)同使用，通過改變逐個像素的照明強度（以及相應的固化深度），快速成型制造過程可以加速牙科和助聽器植入設備的制造過程。

參考文獻

1. K.J. Zuzak et al., "The robustness of DLP hyperspectral imaging for clinical and surgical utility," Photonics West MOEMS-MEMS Conf., San Francisco, CA, paper 7596-03 (Jan. 27, 2010).
2. R.G.M. van Melick et al., "DLP technology's pivotal role in O₂view's versatile medical projection/illumination device," Photonics West MOEMS-MEMS Conf., San Francisco, CA, paper 7596-02 (Jan. 27, 2010).
3. A. Siblani, "The use of DMD technology in rapid manufacturing equipment for mass customization applications," Photonics West MOEMS-MEMS Conf., San Francisco, CA, paper 7596-14 (Jan. 27, 2010).