3D打印显微镜成本仅需2美元

澳大利亚国立大学(ANU)的研究人员研发出制作透镜的新方法,每个透镜的成本不到一美分。研究小组利用该解决方案3D打印出透镜配件,将智能手机变成显微镜,用于皮肤疾病的检测。

3D打印显微镜成本仅需2美元

常见的透镜制作方式源自牛顿,流传至今——通过研磨和抛光,将平光玻璃制作成特定弯曲度的透镜。有些则采用较现代的制作方式,如浇注凝胶状材料的模具。但是这两种方式既昂贵又复杂。

一滴清澈的液体,犹如透镜,可以折射光线。因此研究人员决定参考此现象,分析其作为透镜的可行性。

滴落、烘培、重复

3D打印显微镜成本仅需2美元

李博士说:“液滴的曲度由重力作用形成。我要做的是系统化地精调其弯曲度,而不依赖任何模具。”

整个过程需要一台烤箱、显微镜载玻片和常见的凝胶状硅氧烷聚合物(称为聚二甲基硅氧烷PDMS)。首先,他们将少量PDMS滴在载玻片上,然后设置70摄氏度,在烤箱里烘烤硬化,制作出底座。

然后,在底座上滴PDMS,翻转载玻片。在重力作用下,新液滴向下拉伸,形成抛物线状,再次烘烤以固化该透镜形状。可以多滴几次,来打磨透镜的形状,提高成像质量。

研究人员利用新方法,能够制作出几毫米厚的透镜,放大倍率达到160倍,精度约为4微米(百万分之一米)——许多商业显微镜的光学分辨率是其两倍,但是成本也高出其三个数量级。

3D打印显微镜,成本仅需2美元

研究人员3D打印了透镜配件,将智能手机变成皮肤镜(又称,皮表透光显微镜),检测皮肤疾病,如恶性黑色素瘤。常见的皮肤镜售价500美元起,手机版皮肤镜只需2美元。

3D打印显微镜成本仅需2美元

3D打印的智能手机版皮肤镜原型,图片中用的是Nexus 4谷歌手机,配上两个LED灯(成20度角)、一颗手表电池和一个液滴透镜。配件成本约为2美元。

3D打印显微镜成本仅需2美元

1美分PDMS透镜(左)与300美元显微镜透镜(右)观察人体组织细胞的效果对比

这款3D打印的皮肤镜旨在供乡村和发展中国家使用。数月后上市。另一款类似的智能手机配件工具,将辅助农民识别害虫。

该透镜可作为植入型透镜,用于实验室,供生物学家研究活的有机体内细胞。也可作为低成本移动显微镜,适合生物爱好者或小孩子使用。李博士介绍说:“简单的光学系统可以很强大。”

这项新技术发表于光学协会(OSA)的公开期刊《生物医学光学快报》。

文章来源:3ders (MagicFirm 翻译)

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梦车间创客文化空间创始人,《3D打印——改变世界的新机遇新浪潮》、《创意之钥—Android手机交互应用开发》、《Android3D游戏开发与应用案例详解》作者,90年后创客!

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