Jag och mina kollegor har utvecklat en 3D-utskrivbar "clip-on" som kan förvandla din smartphone till ett fullt fungerande mikroskop.

Vi har släppt designen online så att alla kan skriva ut den och modifiera den för att passa deras behov.

Men varför?

För mycket medicinsk diagnostik, du måste titta på små saker – ner till nivån för enskilda celler. Att göra det, du behöver ett mikroskop.

Det har skett en push under det senaste decenniet eller så av forskare och ingenjörer för att få in diagnostik i hemmet, och till andra områden där man inte riktigt kan ta med traditionell labbutrustning.

Forskare hoppas att detta kommer att göra det möjligt för dem att, till exempel, upptäcka malaria och andra blodburna parasiter på fältet i Afrika.

Och ryggraden i många bärbara medicinska diagnostiska enheter är ett mobiltelefonbaserat mikroskop.

Ett bra ställe att börja

Du kanske inte tänker på din mobiltelefon som något som ett mikroskop, men den har nästan alla delar du behöver. Linsen och kamerasensorn är placerade precis som de skulle vara inuti ett mikroskop – allt du behöver göra för att få en viss förstoring är att sticka en annan lins framför.

Nästa del är att tänka på hur du ska belysa ditt prov, vilket ofta är lika viktigt som de linser du använder.

Det har gjorts en hel del fantastiskt arbete under det senaste decenniet eller så att konstruera mobiltelefonmikroskop med fantastiska möjligheter – till exempel, Fletcher-labbet vid UC Berkeley, och Ozcan-labbet vid UCLA – och mycket av det har att göra med anpassad belysning.

Ingenjörskonsten som är involverad för att montera dessa mobiltelefonmikroskop är inte trivial, dock. Du behöver ofta en anständig mängd skicklighet och ett labb för att kunna sätta ihop dessa enheter. Vi ville se hur enkelt vi kunde göra ett mikroskop, vilket innebär så få extra delar och monteringssteg som möjligt.

Styr blixten

Vi ansåg att det var mycket vettigt att använda den interna blixten i kameran för att lysa upp ditt prov. Utmaningen är att blixten pekar åt fel håll – du måste vända den för att lysa igenom provet och in i kameran.

Att omdirigera ljus som detta kräver vanligtvis något fint som en spegel eller ett prisma. Men vi insåg att blixten på en telefon är så ljus att vi bara kan använda den diffusa reflektionen (bländningen) från vanlig plast. Så vi designade klippet för att ha en serie tunnlar som begränsar ljuset och vänder det runt provet och kameran.

Mycket ljus absorberas av klippets 3D-tryckta harts, som är svart. Men det är inte helt svart, och till och med den lilla bråkdel av ljus som tar sig igenom tunnlarna och reflekteras från den svarta ytan är mer än tillräckligt för att lysa upp ett mikroskopiskt prov. Och det är det – inga speglar, prismor eller belysningslinser behövs.

Ljust och mörkt

Nästa, självklart, du behöver något att titta på. Den lokala dammen är ett bra ställe att börja. Häll lite vatten på en rutschkana eller i ett kapillärrör och du kommer att hitta många coola mikroorganismer som lever i livet.

Denna typ av belysning kallas ljusfältsmikroskopi. Men vi gick faktiskt lite längre, och visade att du kan stänga av blixten och använda solen för att utföra mörkfältsmikroskopi - där provet lyser upp, men fältet runtomkring är mörkt.

Klämman är utformad på ett sådant sätt att solljus (eller omgivande rumsljus) fastnar i provglaset, och kan endast omdirigeras till mobiltelefonens kamera om den träffar ett föremål i provet. Om provglaset är tomt, bakgrunden är mörk (därav mörkt fält). Om det finns ett föremål lyser det starkt på den mörka bakgrunden, och som sådant är detta ett utmärkt sätt att upptäcka riktigt subtila föremål som celler (som mestadels är vatten) som sitter i vatten.

Vad vi hoppas är att vår design, eller något liknande, vänjer sig för extremt enkelt, billiga och robusta mobiltelefonbaserade enheter – oavsett om det är för medicinsk diagnostik i underbetjänade områden som den avlägsna australiensiska vildmarken och centrala Afrika, eller övervakning av mikroorganismpopulationer i lokala vattenkällor.

Vi har släppt designen online så att alla kan skriva ut den och modifiera den för att passa deras behov. Denna del är viktig eftersom uppdraget med lågkostnadsmikroskopi är att underlätta tillgången till denna högteknologiska utrustning. Detta uppnås bäst när alla har möjlighet att göra en själv eller anpassa den fritt.

Klippet kan skrivas ut med vilken 3D-skrivare som helst – vi föredrar Formlabs-familjen av skrivare – och du behöver svart harts. Kostnaden i harts per klämma är vanligtvis ett par dollar som mest. Du behöver också en lins för att sätta i klämman. Vi köper vårt från en onlineåterförsäljare och tar sedan bort objektivet från kameramodulen.

Denna artikel publicerades ursprungligen på The Conversation. Läs originalartikeln.