可以贴在智能手机上的纸质显微镜
近100年来,桌面显微镜的基本设计没有太大改变。至少在2011年斯坦福大学的一位工程师开始尝试创新型显微镜技术之前,显微镜设计没有发生改变。
加州斯坦福大学生物工程助理教授马努•普拉卡什(Manu Prakash)发明了折叠式显微镜Foldscope,目前在全球已售出50多万件。Foldscope用折纸制成稳定的纸板显微镜主体,用精密玻璃珠制成透镜。在DNA折叠技术研究、太空望远镜设计的启发下,普拉卡什认为可在这种仅有20微米厚的折叠硬纸板装置上实现光学对准。借助这些巧妙的设计方法,制作一个Foldscope所需的零件成本还不足1美元。可以将Foldscope用磁贴吸附在智能手机上,以手机的摄像头作为目镜。
普拉卡什还设计了一款只用纸张和细绳制成的旋转式生物医学离心机,成本仅为20美分,能在1.5分钟内将纯血浆从全血中分离,在15分钟内分离出疟原虫。这种“纸质离心机”已开始应用于野外工作和发展中国家。
2011年,普拉卡什在泰国旅行时萌生了Foldscope的想法。普拉卡什和他曾经的研究生吉姆•塞布斯基(Jim Cybulski)共同在加州帕洛阿尔托创办了一家名为折叠式仪器(Foldscope Instruments)的初创公司,生产Foldscope。他说,设计Foldscope是为了“让世界变得更奇妙”。
Foldscope在线社区“微观宇宙”(Micro-cosmos,网址http://microcosmos.foldscope.com/)汇聚了全球各地的Foldscope新手和老手,分享这种设备的窍门、技巧和秘诀。Foldscope官网(https://www.foldscope.com/)售价39.99美元。普拉卡什称,公司用单个Foldscope的高利润收益来承销其教学套件。一个供20人使用的教学套件售价70美元,供100人使用的大型教学套件售价350美元。
普拉卡什着力在发展中国家推广Foldscope,解决发展中国家科学仪器匮乏的困境。普拉卡什称,目前已经有超140个国家选择Foldscope。
它不仅仅适用于科学教育。霍华德•休斯医学研究所的海洋生物学家亚历杭德罗•桑切斯•阿尔瓦拉多(Alejandro Sánchez Alvarado)说,自己每次出海都会使用Foldscope。
他说:“走到哪里我都带着它。它是我现场观察样本的首要工具。2017年1月,我带着它来到加拉帕戈斯群岛,用它捕获到大量前所未见的浮游生物种群图像。它对我的帮助十分大,而且轻便、小巧,图像质量非常棒。”
Foldscope可用于科学研究,阿尔瓦拉多认识到这一成本仅为1美元的简易显微镜的潜力,只要加上一个由全球性在线社区支持的智能手机接口,就可以把它送到全球各地千百万的孩子手中。“如你在学校想使用显微镜,就必须获得许可,但有了Foldscope就不必再征求任何人许可了。它就是你的。这是一种变革性的科学教学方法。”
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