3D打印把手機變成顯微鏡成本不足2美元

      日前，澳大利亞國立大學（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)團隊用這種方法3D打印的鏡頭附件，能夠把一部智能手機變成一個顯微鏡幫助使用者檢測自己的皮膚疾病。
       自從牛頓的時代以來，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。還有更先進的方法比如在成型模具中加注透明光學硅膠。但是這兩種方法都相對昂貴或者工序復雜。
       眾所周知，透明的液體液滴可以匯聚光線，類似一個透鏡。研究人員決定探索如何利用這個現(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。
       這一過程需要一個烤箱、一個顯微鏡載玻片和一個普通的凝膠狀硅氧烷聚合物——聚二甲基硅氧烷（PDMS）。首先，他們在載玻片上滴少量的PDMS，然后放入烤箱在70度的環(huán)境里使其硬化，以創(chuàng)造一個基座。
       然后，他們在基座上再滴上一些PDMS，并把載玻片翻轉過來，重力拉動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)需要反復重復這一過程，最終將其制成高質量的透鏡。
      根據(jù)這一新方法，研究人員能夠支撐僅有幾個微米厚但放大倍數(shù)達到160倍的透鏡，其解析度可達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數(shù)量級。

      3D打印顯微鏡成本2美元
      而且，研究人員用3D打印技術把這個透鏡制成了一個附件，這個附件能把智能手機攝像頭變成一個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市場價格在500美元以上，而手機版的成本大約為2美元。

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

人體組織樣本的顯微對比(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打印機制作的手機版dermascope，將可以在農(nóng)村偏遠地區(qū)或發(fā)展中國家使用，預計將在數(shù)月內(nèi)上市銷售，Lee博士說。類似的工具還可以幫助農(nóng)民識別田地里的害蟲。 據(jù)了解，這種滴液透鏡還可以在實驗室中作為植入的鏡片，生物學家可用于研究體內(nèi)的細胞在體內(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顯微鏡給孩子們玩。
這項新技術作為論文在發(fā)表在光學協(xié)會（OSA）的雜志《生物醫(yī)學光學快報（Biomedical Optics Express）》上。