3D打印把手機(jī)變成顯微鏡成本不足2美元

      日前，澳大利亞國立大學(xué)（ANU）的研究人員開發(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，常規(guī)的、主流的透鏡制作方法就是通過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)簡單的液滴在重力的作用下形成的弧度，且無需任何模具，”Steve Lee博士說。
       這一過程需要一個(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�座上再滴上一些PDMS，并把載玻片翻轉(zhuǎn)過來，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)展中國家使用，預(yù)計(jì)將在數(shù)月內(nèi)上市銷售，Lee博士說。類似的工具還可以幫助農(nóng)民識(shí)別田地里的害蟲。 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。