För första gången, laboratorier runt om i världen kan 3-D skriva ut sina egna precisionsmikroskop för att analysera prover och upptäcka sjukdomar, tack vare en design med öppen källkod skapad vid University of Bath.

OpenFlexure-mikroskopet, beskrivs i Biomedicinsk Optik Express , är en helt automatiserad, instrument av laboratoriekvalitet med motoriserad provpositionering och fokuskontroll. Det är unikt bland 3-D-tryckta mikroskop i sin förmåga att ge bilder av hög kvalitet. Den har designats för att vara enkel att använda, med ett intuitivt mjukvarugränssnitt och förenklade inriktningsprocedurer. Det är också mycket anpassningsbart, vilket innebär att den kan anpassas för laboratorie, skola och hemmabruk.

Bäst av alla, Badets design är mycket billigare än ett kommersiellt mikroskop, både när det gäller initialkostnaden och underhållskostnaderna för utrustningen. Ett kommersiellt mikroskop avsett för laboratoriebruk kan sälja för tiotusentals pund. Ett OpenFlexure-mikroskop kan konstrueras för så lite som £15 eller US$18 (detta skulle täcka kostnaden för den tryckta plasten, en kamera och en del fästanordningar). En toppversion skulle kosta ett par hundra pund att producera, och skulle innehålla ett mikroskopobjektiv och en inbyggd Raspberry Pi-dator.

Dr Joel Collins, medskapare av mikroskopet och fysikforskaren vid University of Bath, sa, "Vi vill att dessa mikroskop ska användas över hela världen - i skolor, i forskningslaboratorier, på kliniker och i folks hem om de vill ha ett mikroskop bara att leka med. Du måste kunna plocka upp den och använda den direkt. Du behöver också vara prisvärd."

Hittills, över 100 OpenFlexure-mikroskop har tryckts i Tanzania och Kenya, demonstrerar livsdugligheten hos en komplex hårdvara som konceptualiseras i en del av världen och tillverkas någon annanstans.

Medskaparen Dr Richard Bowman sa, "Våra tanzaniska partners, STICLab, har modifierat designen för att bättre passa sin lokala marknad, demonstrerar en annan nyckelstyrka hos hårdvara med öppen källkod – förmågan att anpassa, förbättra, och ta äganderätten till en produkt."

Covid-19 och 3D-utskrivna medicinska enheter

Det har varit ett stort intresse för 3D-skrivare sedan pandemin började, med många projekt som dyker upp runt om i världen för att utveckla låg kostnad, 3D-ventilatorer med öppen källkod – eller ventilatordelar – för att åtgärda den globala bristen.

Dock, en del av medicinsk hårdvara kräver år av detaljerade säkerhetskontroller innan den kan litas på för medicinsk eller laboratorieanvändning - OpenFlexure Microscope-projektet, till exempel, har tagit fem år att slutföra. Bath-teamet anser att det är högst osannolikt att en ny ventilator kommer att designas och godkännas under den här pandemins gång. De säger att det är mycket mer sannolikt att modifieringar av befintliga konstruktioner kommer att väljas av hälsomyndigheter, där detta är ett alternativ.

Dr Bowman, som har arbetat med OpenFlexure-projektet sedan starten, först från University of Cambridge och sedan från Institutionen för fysik i Bath, sa, "Att bygga en säkerhetskritisk medicinsk utrustning som en ventilator tar år för en organisation med hundratals erfarna ingenjörer och ett etablerat kvalitetsledningssystem. Att göra en ventilator som fungerar på några veckor är en imponerande prestation, men se till att den överensstämmer med även det avslappnade, nödversionen av reglerna tar mycket längre tid än att skapa den ursprungliga designen. Att visa för en regulator att designen och tillverkningsprocessen uppfyller alla krav kommer att bli ännu svårare."

Han lade till, "Baksidan är att den medicintekniska industrin är mycket konservativt reglerad, och det skulle vara bra om all denna nya uppmärksamhet (i 3-D-utskriven hårdvara) innebär att det finns en omtanke om hur vi kan upprätthålla höga säkerhetsstandarder men göra det lättare att bygga något om du inte är ett megaföretag. "