Fig. 1. (a) TIR-styrd belysning med diabilder:elastiskt spridda fotoner blockeras av filtret, medan fluorescerande fotoner kan nå smartphonekameran. (b) Fotorealistisk utskärning (c) Monteringsprocedur:bläckstråleskrivet objektiv fäst på smarttelefonkamera, smartphone -adapter (1) monterad på smartphone, limring (2) fäst vid avlägsnande av strålkastarljus, färgfilter fäst på limring för fluorescensbildning, basring (3) fäst på adapter, gängat fat (4) med slitsaktiverad z-axelfokusering och provinsättning, lock (5) fäst för att blockera omgivande ljus, LED -modul (6) tillhandahåller belysning. (d) Systemkopplad till smartphone. Kredit:University of Houston
Lägg till en sak till i listan över uppgifter som din smartphone kan utföra. Forskare från University of Houston har släppt en datauppsättning med öppen källkod som erbjuder instruktioner till personer som är intresserade av att bygga sitt eget smartphonemikroskop.
Forskarna beskriver processen i en artikel publicerad i Biomedicinsk Optik Express , visar att en grundläggande smartphone utrustad med ett billigt bläckstråleskrivet elastomerlins kan omvandlas till ett mikroskop som kan fluorescensmikroskopi, kunna upptäcka vattenburna patogener och utföra andra diagnostiska funktioner.
Wei-Chuan Shih, docent i el- och datateknik, nämnda fluorescensmikroskopi är "en arbetshäst, "används inom biologi, medicinsk diagnostik och andra fält för att avslöja information om celler och vävnad som annars inte kan upptäckas. Tekniken gör att mer information kan skördas från vätska, vävnad och andra prover, men inte alla har tillgång till ett optiskt mikroskop som kan använda fluorescens.
Det skulle kunna utvidga sofistikerade bildtekniker till landsbygdsområden och utvecklingsländer, sa Shih. Men det kan också ha mer utbredda applikationer, som att ge backpackers ett enkelt sätt att testa patogener i floder och vattendrag.
"Vi hoppas verkligen att alla som vill bygga det kan, "sa han." Alla bitar kan tillverkas med en 3D-skrivare. Det är inget som bara tillhör labbet. "
Arbetet finansierades delvis med 100 dollar, 000 bidrag från National Science Foundation:s medborgarvetenskapliga initiativ, som uppmuntrar forskare att hitta sätt att utöka kunskap om och tillgång till forskning.
Shihs lab skapade ett billigt objektiv som kan göra en smartphone till ett mikroskop 2015; han och medlemmar i labbet skapade ett företag för att producera och distribuera de bläckstråletryckta linserna, som fästs direkt på en smartphone-kameralins.
De fortsätter ansträngningarna att förbättra den processen, och i en artikel som publicerades tidigare i höstas i Applied Optics rapporterade de att de konstruerade en plattform-konstruerad med billiga delar inklusive LEGO-tegelstenar och plastiska bildkomponenter-för att säkerställa högkvalitetsinspektion av bläckstråleskrivna linser.
Linserna användes i det arbete som rapporterades i Biomedicinsk optik Express , som beskriver hur forskarna kombinerade enkel LED-belysning med en 3D-tryckt patron utformad för att hålla en konventionell glasskiva. Ljuset och patronen fästs på smarttelefonen.
Medan konventionella bordsskivmikroskop lyser ljus genom provet ovanifrån, Shih -laboratoriets teknik lanserar ljuset från sidan av bilden, som är ungefär en millimeter tjock. LED -ljuset rör sig genom glaset, brytning för att tillåta observatören att se cellkärnor och struktur.
Det är både billigare och mindre komplicerat att använda, Sa Shih.
"För att sträva efter mycket enkelhet för öppen källkod gör-det-själv-fluorescens-smarttelefonmikroskopi, vi rapporterar utvecklingen av ett integrerat tillägg för ett objektiv för flerfärgad fluorescensbildning, "skrev forskarna. Förutom Shih, de som är involverade i projektet inkluderar Yulung Sung, doktorand vid Institutionen för el- och datateknik vid UH, och grundutbildningen Fernando Campa.
Resultat från testning av vattenprover för patogener inklusive Giardia lamblia och Cyrptosporidium parvum med hjälp av tekniken jämfördes med resultat erhållna med ett optiskt mikroskop för bordsskivor. Upplösningen var något högre med det optiska mikroskopet, men forskarna rapporterade upplösning på två mikron med smartphone -tekniken.
Shih sa att han ser fram emot att se enheten som används av människor utanför det vetenskapliga samfundet.
"Jag känner mig mer och mer upphetsad över att se människor anta enkla grundläggande vetenskapliga prylar, "sa han." Jag tror att det kommer att få större inverkan om vi låter folk leka med det, snarare än att försöka hålla det hemligt. Vi ska göra det så enkelt och tillgängligt som möjligt för alla. "