1,50 USD mikroskopas be objektyvo

Naudodami 1,50 USD vertės skaitmeninės kameros jutiklį, Caltech mokslininkai sukūrė paprasčiausią ir pigiausią mikroskopą be objektyvo. Toks prietaisas galėtų būti pritaikytas daugybei pritaikymų, įskaitant pagalbą diagnozuojant ligas besivystančiame pasaulyje ir galimybę greitai patikrinti naujus vaistus.

Nereikia objektyvo : Tyrėjas Guoanas Zhengas įpurškia mėginį į optofluidinio mikroskopo įvadą.

Šiuo metu geriausias būdas diagnozuoti maliariją yra kvalifikuotas technikas, naudojant įprastą optinį mikroskopą, tirti kraujo mėginius. Tačiau tai nepraktiška tose pasaulio dalyse, kur maliarija yra paplitusi. Paprastas vaizdo gavimo įrenginys be objektyvo, prijungtas prie išmaniojo telefono arba PDA, gali automatiškai diagnozuoti ligą. Mikroskopas be lęšių taip pat gali būti naudojamas greitam vėžio ar vaistų patikrinimui, kai vienu metu veikia dešimtys ar šimtai mikroskopų.

„Caltech“ įrenginys yra nepaprastai paprastas. Mikroskopinių kanalų sistema, vadinama mikrofluidika, nukreipia mėginį per šviesos jutimo lustą, kuris greitai iš karto užfiksuoja vaizdus, ​​kai mėginys praeina. Skirtingai nuo ankstesnių iteracijų, nėra kitų dalių. Ankstesnėse versijose buvo skylučių angos ir elektrokinetinė pavara, skirta elementams judėti fiksuota kryptimi naudojant elektrinį lauką. Naujajame įrenginyje šis sudėtingumas pašalintas dėl sumanaus dizaino ir sudėtingesnių programinės įrangos algoritmų. Mėginiai teka kanalu dėl nedidelio slėgio skirtumo nuo vieno lusto galo iki kito. Įrenginio gamintojai jį vadina subpikselių skiriamuoju optofluidiniu mikroskopu arba SROFM.

Privalumas yra tas, kad tai paprastesnė nei ankstesni metodai, sako Davidas Eriksonas , Kornelio universiteto mikrofluidikos ekspertas.

Ląstelės linkusios apsiversti galais, kai praeina per mikrofluidinį kanalą. Naujasis įrenginys naudoja šį elgesį savo pranašumui fiksuodamas vaizdus ir kurdamas vaizdo įrašą. Vaizduodamas ląstelę iš visų kampų, gydytojas gali nustatyti jos tūrį, o tai gali būti naudinga, pavyzdžiui, ieškant vėžio ląstelių. Changhuei Yang , vadovaujantis laboratorijai, kurioje buvo sukurtas mikroskopas, sako, kad tai reiškia, kad mėginių, tokių kaip kraujas, nereikia iš anksto ruošti ant stiklelių.

Dabartinė SROFM skiriamoji geba yra 0,75 mikrono, kuri yra panaši į šviesos mikroskopą, esant 20 kartų padidinimui. Guoan Zheng , vadovaujantis naujausio darbo apie darbą autorius, paskelbtas žurnale Laboratorija ant lusto .

Jutiklis turi pikselius, kurių kiekvienoje pusėje yra 3,2 mikrono. Didelės raiškos algoritmas surenka kelis vaizdus (50 kiekvienam didelės skyros vaizdui), kad sukurtų padidintos raiškos vaizdą – tarsi ekrane būtų 0,32 mikrono dydžio pikselių. Tačiau naudojant didelės raiškos metodus galima atskirti tik tas funkcijas, kurios yra atskirtos bent vienu pikseliu, o tai reiškia, kad galutinė skiriamoji geba turi būti bent du kartus didesnė už pikselio dydį. Štai kodėl 0,32 mikronų pikselių dydis duoda tik 0,75 mikronų skiriamąją gebą.

Zheng technika naudoja tik nedidelę lusto dalį, leidžiančią jam užfiksuoti ląsteles gana dideliu kadrų dažniu – 300 kadrų per sekundę. Taip gaunamas itin didelės raiškos elementų filmas šešių kadrų per sekundę greičiu.

Naudojant didesnės raiškos CMOS jutiklį, galima pasiekti dar geresnę maksimalią skiriamąją gebą, sako Seung Ah Lee, kitas projekto bendradarbis. Lee nori, kad skiriamoji geba atitiktų 40 kartų padidinimą, kad šią techniką būtų galima naudoti maliarijos diagnozei automatiškai atpažįstant nenormalias kraujo ląsteles.

Aydoganas Ozcanas , UCLA profesorius, kuriantis konkuruojantį metodą, teigia, kad Zheng darbas yra vertingas optofluidinės mikroskopijos pažanga, nes ši sistema yra paprastesnė, pasižymi didesne skiriamąja geba ir lengviau naudojama nei ankstesni mikroskopai. Tačiau Ozcanas sako, kad ši technika turi apribojimų.

Mikrofluidinis kanalas turi būti gana mažas, sako Ozcanas, o tai reiškia, kad šis metodas negali būti taikomas dalelėms, kurių dydis gali labai skirtis, o kanalas turi būti pastatytas taip, kad tilptų didžiausia dalelė, kuri gali tekėti per jį. Ozcano mikroskopas be lęšių nenaudoja mikroskysčių kanalų, o užfiksuoja mėginio hologramą, interpretuodamas per jį šviečiančios LED lempos trikdžių modelį. Šis metodas neturi tokių apribojimų.

Mano požiūriu, tai yra vienas kitą papildantys metodai, sako Ozcanas, kurio pagrindinis tikslas yra pigios, mobiliaisiais telefonais paremtos medicininės diagnostikos priemonės besivystančiam pasauliui.

paslėpti