3D打印把手機(jī)變成顯微鏡成本不足2美元

      日前，澳大利亞國(guó)立大學(xué)（ANU）的研究人員開(kāi)發(fā)出了一種制造鏡頭的新方法，用這種方法制造的透鏡，每片成本不到一美分。開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)用這種方法3D打印的鏡頭附件，能夠把一部智能手機(jī)變成一個(gè)顯微鏡幫助使用者檢測(cè)自己的皮膚疾病。
       自從牛頓的時(shí)代以來(lái)，常規(guī)的、主流的透鏡制作方法就是通過(guò)研磨和拋光把玻璃片變成特定的曲線形狀。還有更先進(jìn)的方法比如在成型模具中加注透明光學(xué)硅膠。但是這兩種方法都相對(duì)昂貴或者工序復(fù)雜。
       眾所周知，透明的液體液滴可以匯聚光線，類似一個(gè)透鏡。研究人員決定探索如何利用這個(gè)現(xiàn)象找出更有效率地制造透鏡的方法。

       “我所做的就是系統(tǒng)地微調(diào)一個(gè)簡(jiǎn)單的液滴在重力的作用下形成的弧度，且無(wú)需任何模具，”Steve Lee博士說(shuō)。
       這一過(guò)程需要一個(gè)烤箱、一個(gè)顯微鏡載玻片和一個(gè)普通的凝膠狀硅氧烷聚合物——聚二甲基硅氧烷（PDMS）。首先，他們?cè)谳d玻片上滴少量的PDMS，然后放入烤箱在70度的環(huán)境里使其硬化，以創(chuàng)造一個(gè)基座。
       然后，他們?cè)诨显俚紊弦恍㏄DMS，并把載玻片翻轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)，重力拉動(dòng)液滴向下成拋物線形狀，然后將其再次烘烤將其固化成透鏡的形狀。然后研究人員根據(jù)需要反復(fù)重復(fù)這一過(guò)程，最終將其制成高質(zhì)量的透鏡。
      根據(jù)這一新方法，研究人員能夠支撐僅有幾個(gè)微米厚但放大倍數(shù)達(dá)到160倍的透鏡，其解析度可達(dá)4微米，比許多商業(yè)用顯微鏡的分辨率低一倍多，但制作成本要低三個(gè)數(shù)量級(jí)。

      3D打印顯微鏡成本2美元
      而且，研究人員用3D打印技術(shù)把這個(gè)透鏡制成了一個(gè)附件，這個(gè)附件能把智能手機(jī)攝像頭變成一個(gè)dermascope（注: 皮膚顯微鏡，一種診斷皮膚疾病——如惡性黑色素瘤——的工具）。正常的dermascopes市場(chǎng)價(jià)格在500美元以上，而手機(jī)版的成本大約為2美元。

      用在Nexus 4上的皮測(cè)顯微鏡原型，它由兩個(gè)20°角的LED、一顆手表電池、以及一個(gè)液滴鏡頭組成

人體組織樣本的顯微對(duì)比(左為成本1美分的PDMS透鏡、右為300美元的顯微鏡鏡頭)

使用3D打印機(jī)制作的手機(jī)版dermascope，將可以在農(nóng)村偏遠(yuǎn)地區(qū)或發(fā)展中國(guó)家使用，預(yù)計(jì)將在數(shù)月內(nèi)上市銷售，Lee博士說(shuō)。類似的工具還可以幫助農(nóng)民識(shí)別田地里的害蟲(chóng)。 據(jù)了解，這種滴液透鏡還可以在實(shí)驗(yàn)室中作為植入的鏡片，生物學(xué)家可用于研究體內(nèi)的細(xì)胞在體內(nèi)。他們也將是業(yè)余愛(ài)好者們理想的工具，或者作為低成本的手機(jī)顯微鏡給孩子們玩。
這項(xiàng)新技術(shù)作為論文在發(fā)表在光學(xué)協(xié)會(huì)（OSA）的雜志《生物醫(yī)學(xué)光學(xué)快報(bào)（Biomedical Optics Express）》上。