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用超低價顯微鏡拯救無數生命
[2015/5/20]
顯微鏡是科研領域最典型的象征之一,提起它,很多人的腦海里都會浮現出身穿白大褂在實驗室里尋求重大突破的科研人員。你或許還記得童年時期第一次透過顯微鏡觀察池水中的草履蟲,或洋蔥上的細胞結構時的場景。數十年來,在顯微鏡的幫助下,我們診斷了無數的致命疾病,拯救了無數人的 生命 。然而,在世界的很多地方,這種設備卻依然非常短缺。
但這種情形即將改變。科技正在發揮它應有的作用,它正在將智能手機、iPad甚至紙片變成耐用而便攜的顯微鏡,而花費卻只有區區幾美元。
美國能源部太平洋西北國家實驗室的科學家開發了一種小型設備,可以直接固定在智能手機或平板電腦上,將這些設備的攝像頭變身為顯微鏡。他們使用3D打印機制作了這種配件,用它來固定價格低廉的玻璃珠,以此實現放大效果。
一旦安裝了這種配件,你就可以使用它觀察標準載玻片上的樣本,效果可以直接顯示在屏幕上。目前有100倍、350倍和1000倍3種規格:100倍可以觀察鹽晶或葉片結構,350倍可以觀察血液中的寄生蟲(瘧疾)或飲用水中的原生動物(隱孢子蟲),1000倍可以觀察炭疽孢子。這種配件的設計圖可以直接在網上查看,所以如果你也有3D打印機,大約只需使用1美元的打印材料即可自己制作一個這樣的顯微鏡。
澳大利亞國立大學的史蒂夫·李(Steve Lee)博士已經找到了一種方法,可以直接在烤爐上烘烤顯微鏡鏡頭,并將其固定在智能手機上。方法與Shrinky Dink很相似,只不過使用的是與隱形眼鏡相同的材料。為了制作這樣的鏡頭,史蒂夫·李將一滴膠狀的聚二甲硅氧烷滴在載玻片上,并在158華氏度(70攝氏度)的溫度下烘烤至變硬為止。史蒂夫·李把另外一滴聚二甲硅氧烷滴在底座上,將載玻片翻轉后再次烘烤,利用重力作用來形成水滴的形狀。還可以多加幾滴來制作最佳的鏡頭形狀。
制作完成后,便可將鏡頭直接嵌入3D打印機打印的框架內,從而制作智能手機鏡頭。盡管放大倍數不算高,大約只有160倍,但仍然可以用于診斷黑色素瘤等疾病。這種小鏡頭的成本大約只有幾美元。
如果手頭沒有3D打印機和智能手機,還可以使用一些技術含量更低的方法:使用一張紙來制作,成本甚至不足1美元。斯坦福大學Prakash實驗室的研究團隊開發的Foldscope從折紙中獲得了靈感,但卻可以提供超過2000倍的放大效果。它看起來只是一張紙,把各個部位拆下來后便可以開始折疊了。研究人員并沒有提供書面說明,但設計方案卻很直觀。一旦組裝完成,便可使用這種顯微鏡觀察常見的細菌和寄生蟲。要制作Foldscope,只需要一張專門設計的聚丙烯紙、一個140倍的低倍數鏡頭或2180倍的高倍數鏡頭、一個3伏紐扣電池、一個白色LED燈泡、一個電滑塊和一條銅帶。
Foldscope的設計者表示,他們希望達成兩大使命:通過“讓全世界的每個孩子都有一臺顯微鏡”來影響科學教育,通過開發堅固、易用的診斷設備來影響人們的健康。
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