3D打印的智能手機顯微鏡成本不足一美元
日前,在美國能源部的太平洋西北國家實驗室(Pacific Northwest National Laboratory,PNNL),科學家們開發出一種時尚、簡單和廉價的方法,可以把手機變成一個高性能、高品質的顯微鏡,用來鑒別其專業領域的生物樣品。
使用球形玻璃作為顯微鏡的鏡頭并不是一個多么新鮮的想法,然而,太平洋西北國家實驗室(PNNL)的研究團隊為球形玻璃加上3D打印的外殼使其很好地附著在手機攝像頭的外面,從而以極低的成本實現很高的放大倍數,讓人不禁為其簡單而巧妙的構思而叫絕。這種智能手機顯微鏡能夠把樣品放大1000倍,足以看清楚細小的炭疽孢子和瘟疫細胞。
這種可以覆蓋在手機攝像頭上的“顯微鏡頭”的厚度不超過手機外殼(見上圖)。它可以很方便地裝在一些流行品牌手機和平板電腦上,比如iPhone 4/5、Galaxy S3和S4手機以及iPad。其制造的材料成本不超過1美元。
低成本是發展的動力。 如此便宜的顯微鏡將會給研究人員帶來許多便利。此外,科學家們相信,3D打印的智能手機顯微鏡會在發展中國家以及條件簡陋的野外大顯身手。
“我們相信它可以滿足專業急救人員的需求,同時還為課堂上的教師和學生、醫務工作者以及其它只需要一部便宜的顯微鏡的人們解決大問題。”應用物理學家Rebecca Erikson說。
“我們采訪了很多公共衛生實驗室和民間支援隊的一線工作人員。”生化學家 Cheryl Baird說:“他們告訴我,當一個可疑粉末樣品送達實驗室時,他們做的第一件事就是把它放在顯微鏡下面。如果有一部廉價而功能強大的顯微鏡,就可以在現場立即確定該種材料是否真正的威脅或只是騙局。如果在加上顯微鏡智能手機的照片分享功能,那么幾乎任何人都可以在現場取樣評估,并把照片傳給實驗室里的微生物學家,幾分鐘內就可以得到確切的結果。”
PNNL已經將其智能手機顯微鏡的設計規范免費公布了出來(http://availabletechnologies.pnnl.gov/technology.asp?id=393),任何人只需要一臺3D打印機就可以很容易地制作出自己的智能手機顯微鏡。
PNNL的開發小組已經證明,只需使用傳統上作為機場路面反射標志的廉價玻璃珠,就可以達到1000倍的放大倍率,足以看到微小的病原體。他們還做了放大350倍的版本,足以確定飲用水中的原生動物或血液樣本中的寄生蟲。還有100倍的版本,可以讓孩子們看到像鹽粒、花瓣等常見物品的更多細節。
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