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3D打印狂潮:可检测皮肤疾病的低价手机显微镜

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来自澳大利亚国立大学的研究人员用3D打印技术成功研制了一款可以安装到智能手机上,检测皮肤疾病的PDMS透镜。这款手机版皮肤显微镜造价仅为1英镑,却能达到300英镑的临床显微镜效果,可运用于农业、生物、教学等。

近日,来自澳大利亚国立大学(ANU)的研究人员用3D打印技术成功研制了一款可以安装到智能手机上,检测皮肤疾病的显微镜,据悉,该款透镜附件造价仅为1英镑,却能达到300英镑的临床显微镜效果。


ANU研究人员Steve Lee博士举起一组附在显微镜盖玻片上的液滴透镜

自牛顿时代以来,常规的、主流的透镜制作方法就是通过研磨和抛光把玻璃片变成特定的曲线形状。另外一种更先进的方法,就是在成型模具中加注透明光学硅胶。但是这两种方法都相对昂贵或者工序复杂。 

3D打印透镜诞生记

众所周知,透明的液体液滴可以汇聚光线,类似一个透镜。ANU研究人员决定探索如何利用这个现象找出更有效率地制造透镜的方法。

该项目研究人员之一Steve Lee博士说道:“我所做的就是系统地微调一个简单的液滴在重力的作用下形成的弧度,且无需任何模具。” 这一过程需要一个烤箱、一个显微镜载玻片和一个普通的凝胶状硅氧烷聚合物——聚二甲基硅氧烷(PDMS)。


人体组织样本的显微对比(左为PDMS透镜,右为显微镜镜头)

首先,他们在载玻片上滴少量的PDMS,然后放入烤箱在70度的环境里使其硬化,以创造一个基座。 然后,他们在基座上再滴上一些PDMS,并把载玻片翻转过来,重力拉动液滴向下成抛物线形状,随后将其再次烘烤将其固化成透镜的形状。并根据需要反复重复这一过程,最终将其制成高质量的透镜。 

根据这一新方法,研究人员能够制成仅有几微米厚但放大倍数达到160倍的透镜,其解析度可达4微米,比许多商业用显微镜的分辨率低一倍多,但制作成本要低三个数量级。


用在Nexus 4上的皮肤显微镜原型(由两个20°角的LED、一颗手表电池以及一个液滴镜头组成 )

而且,研究人员用3D打印技术把这个透镜制成了一个附件,这个附件能把智能手机摄像头变成一个dermascope(皮肤显微镜,一种诊断皮肤疾病的工具,如恶性黑色素瘤)。正常的dermascopes市场价格在300英镑左右,而手机版的成本大约为1英镑。 

低价手机显微镜的用途

使用3D打印机制作的手机版dermascope,将可以在农村偏远地区或发展中国家使用,预计将在数月内上市销售,Lee博士说。类似的工具还可以帮助农民识别田地里的害虫。 此外,这种滴液透镜还可以在实验室中作为植入的镜片,生物学家可用于研究体内的细胞在体内。它们也将是业余爱好者们理想的工具,或者作为低成本的手机显微镜给孩子们玩。 

这项新技术作为论文在发表在光学协会(OSA)的杂志《生物医学光学快报(Biomedical Optics Express)》上。

原标题:3D打印把手机变成显微镜成本不足2美元

本文转载自天工社,原文出自国际财经时报,内容有删改。

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