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摺疊式顯微鏡Foldscope:一款可以貼在智慧手機上的紙質顯微鏡

可以貼在智慧手機上的紙質顯微鏡

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近100年來,桌面顯微鏡的基本設計沒有太大改變。至少在2011年斯坦福大學的一位工程師開始嘗試創新型顯微鏡技術之前,顯微鏡設計沒有發生改變。

加州斯坦福大學生物工程助理教授馬努•普拉卡什(Manu Prakash)發明了摺疊式顯微鏡Foldscope,目前在全球已售出50多萬件。Foldscope用摺紙製成穩定的紙板顯微鏡主體,用精密玻璃珠製成透鏡。在DNA摺疊技術研究、太空望遠鏡設計的啟發下,普拉卡什認為可在這種僅有20微米厚的摺疊硬紙板裝置上實現光學對準。藉助這些巧妙的設計方法,製作一個Foldscope所需的零件成本還不足1美元。可以將Foldscope用磁貼吸附在智慧手機上,以手機的攝像頭作為目鏡。

普拉卡什還設計了一款只用紙張和細繩製成的旋轉式生物醫學離心機,成本僅為20美分,能在1.5分鐘內將純血漿從全血中分離,在15分鐘內分離出瘧原蟲。這種“紙質離心機”已開始應用於野外工作和發展中國家。

2011年,普拉卡什在泰國旅行時萌生了Foldscope的想法。普拉卡什和他曾經的研究生吉姆•塞布斯基(Jim Cybulski)共同在加州帕洛阿爾託創辦了一家名為摺疊式儀器(Foldscope Instruments)的初創公司,生產Foldscope。他說,設計Foldscope是為了“讓世界變得更奇妙”。

Foldscope線上社群“微觀宇宙”(Micro-cosmos,網址http://microcosmos.foldscope.com/)匯聚了全球各地的Foldscope新手和老手,分享這種裝置的竅門、技巧和祕訣。Foldscope官網(https://www.foldscope.com/)售價39.99美元。普拉卡什稱,公司用單個Foldscope的高利潤收益來承銷其教學套件。一個供20人使用的教學套件售價70美元,供100人使用的大型教學套件售價350美元。

普拉卡什著力在發展中國家推廣Foldscope,解決發展中國家科學儀器匱乏的困境。普拉卡什稱,目前已經有超140個國家選擇Foldscope。

它不僅僅適用於科學教育。霍華德•休斯醫學研究所的海洋生物學家亞歷杭德羅•桑切斯•阿爾瓦拉多(Alejandro Sánchez Alvarado)說,自己每次出海都會使用Foldscope。

他說:“走到哪裡我都帶著它。它是我現場觀察樣本的首要工具。2017年1月,我帶著它來到加拉帕戈斯群島,用它捕獲到大量前所未見的浮游生物種群影象。它對我的幫助十分大,而且輕便、小巧,影象質量非常棒。”

Foldscope可用於科學研究,阿爾瓦拉多認識到這一成本僅為1美元的簡易顯微鏡的潛力,只要加上一個由全球性線上社群支援的智慧手機介面,就可以把它送到全球各地千百萬的孩子手中。“如你在學校想使用顯微鏡,就必須獲得許可,但有了Foldscope就不必再徵求任何人許可了。它就是你的。這是一種變革性的科學教學方法。”

文章來源:悅智網。發表在IEEE Spectrum上的英文原文可點選“閱讀原文”檢視。

Reference:科技日報

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