An integrated optical device for the assessment of sputum color, turbidity, and viscosity

The healthcare industry has been revolutionized by the development of \ac{poc} devices, which offer rapid, precise, and portable diagnostic capabilities for chronic diseases. However, these devices face challenges such as sensitivity and power consumption issues, which require further research. Chronic diseases which includes \ac{copd}, pose significant challenges in diagnosis and treatment, often leading to frequent hospitalizations. This study explores different techniques for assessing sputum, including Murray's color chart, vibrating fluorescence techniques, and magneto-optical sensors. The aim is to develop a low-cost \ac{poc} device prototype that can quickly and quantitatively assess sputum, improving patient care and reducing healthcare system burdens. The research delves into the complexities of assessing sputum samples, focusing on color, turbidity, and viscosity. The study explores various experimental settings to determine the device composition that achieves the highest accuracy value concerning sputum color. Furthermore, the research developed a video processing technique for the assessment of viscosity, based on moving element identification through color recognition. In conclusion, the research developed an affordable and compact prototype of \ac{poc} device with reasonable development costs and fast acquisition and data processing times.

Il settore sanitario è stato rivoluzionato dallo sviluppo di dispositivi point-of-care (POC) che offrono capacità diagnostiche rapide, precise e portatili per le malattie croniche. Tuttavia, questi dispositivi affrontano sfide come problemi di sensibilità e consumo energetico. Malattie croniche come la broncopneumopatia cronica ostruttiva o la bronchiectasi, pongono sfide significative nella diagnosi e nel trattamento, spesso portando a frequenti ospedalizzazioni. Questo studio esplora diverse tecniche per la valutazione dell'espettorato, tra cui la scala di Murray, le tecniche di fluorescenza, i sensori magneto-ottici, i senosori vibrazionali. L'obiettivo è sviluppare un prototipo di dispositivo \ac{poc} a basso costo in grado di valutare rapidamente e quantitativamente l'espettorato, migliorando la cura del paziente e riducendo gli oneri del sistema sanitario. La ricerca approfondisce la complessità della valutazione dei campioni di espettorato, concentrandosi su colore, torbidità e viscosità. Lo studio esplora varie configurazioni sperimentali dle dispositivo per raggiungere il massimo valore di precisione per quanto riguarda il colore dell'espettorato. Inoltre, la ricerca ha sviluppato una tecnica di elaborazione video per la valutazione della viscosità basata sull'identificazione degli elementi in movimento attraverso il riconoscimento del colore. In conclusione, la ricerca ha sviluppato un prototipo economico e compatto di un dispositivo \ac{poc} con costi di sviluppo ragionevoli e tempi di acquisizione e di elaborazione dei dati veloci.