只花三美分 手機瞬間變顯微鏡

　　據科學(xué)日報報道，美國休斯敦大學(xué)的研究人員創(chuàng )造了一個(gè)可以安置在并不昂貴的智能手機里的光學(xué)透鏡，將圖片放大120倍，更重要的是這樣的鏡頭只需要花費3美金。休斯敦大學(xué)電子和計算機工程副教授施魏傳(Wei-Chuan Shih)表示這些透鏡可以像真正的顯微鏡一樣工作，且它的使用成本和簡(jiǎn)易性——它可以直接依附在智能手機鏡頭上而無(wú)需使用任何額外的設備——使得它可供課堂里的學(xué)生所用。

　　此外，它還有臨床應用，它可以促使小型或者偏僻的診所與位于其它各地的專(zhuān)家分享圖片。

　　手機拍攝的照片

　　在發(fā)表在生物光學(xué)期刊上的文章里，施和三名研究生描述了他們是如何創(chuàng )造這樣透鏡并調查了產(chǎn)生的圖像質(zhì)量。博士研究生宋玉龍(Yu-Lung Sung)是本文的第一作者，參與這項研究的其它作者包括江珍( Jenn Jeang)(他將于今年秋天進(jìn)入弗吉尼亞州利伯緹大學(xué)研究生院)和李奇熊(Chia-Hsiung Lee)(休斯頓大學(xué)前研究生，目前在臺灣科技行業(yè)工作)。

　　這款鏡頭是由聚二甲基硅氧烷(PDMS)制成，后者是一種蜂窩狀結構的聚合物，將這種材料精確地落在預熱表面上就產(chǎn)生了這種透鏡。宋解釋稱(chēng)，鏡頭的曲率(即放大級數)取決于PDMS被加熱的溫度和時(shí)間。由此得到的鏡片很靈活柔軟，類(lèi)似于柔軟的隱形眼鏡，但是更厚、體積更小。研究人員表示：“我們創(chuàng )造的這款鏡頭不需要任何輔助附件或者機制即可將智能手機的相機變成顯微鏡，PDMS 和玻璃材質(zhì)之間這種強勁但非永久性的吸附力使得鏡頭使用后十分容易分離。目前120 級的光學(xué)放大可以達到1微米的成像分辨率?！?/p>

　　常規透鏡采用的都是機械拋光或例如玻璃或塑料等材料注射成型。液體透鏡也已經(jīng)存在，但需要特別的裝置來(lái)保證其穩定性。其它類(lèi)型的液體鏡片則需要額外設備將其連接到手機上。宋表示他們的鏡頭可以直接與手機相機鏡頭相連并且是可重復使用的。在這項研究里，研究人員分別用智能手機-PDMS 系統和奧林巴斯IX-70 顯微鏡拍攝了人類(lèi)皮膚毛囊組織的圖像。智能手機鏡頭120 級放大倍數的表現與奧林巴斯IX-70 顯微鏡100級放大倍數的表現相當，而且基于軟件的數字放大可以進(jìn)一步加強圖像。

　　施的研究主要位于電子和計算機工程學(xué)院，但他也隸屬于生物醫學(xué)工程系和化學(xué)系。他帶領(lǐng)的跨學(xué)科小組主要從事納米生物成像和納米流體學(xué)，研究成像和傳感方面的發(fā)現，包括提高醫療診斷和環(huán)境安全。宋表示有一次他在使用PDMS 搭建微流控設備時(shí)，意外發(fā)現這一材料在與受熱面接觸后彎曲。 出于好奇，他決定試著(zhù)制造一個(gè)鏡頭。

　　“我將制造出來(lái)的鏡頭連在手機上，發(fā)現用起來(lái)完全沒(méi)問(wèn)題?！碑敃r(shí)宋使用的手機是諾基亞Lumia 520，這促使他總結稱(chēng)產(chǎn)生的顯微鏡源于“一部?jì)r(jià)值20 美元的手機和1 美分的鏡頭” 。這1美分涵蓋了鏡頭的材料成本，宋和施估計大規模生產(chǎn)鏡頭的成本可能會(huì )達到3 美分。相比之下，傳統科研級別的顯微鏡雖然功能強大，但也更昂貴，大約要花費1 萬(wàn)美元。

　　針對這一鏡頭的應用，施首先想到的是教育領(lǐng)域——對于低年級學(xué)生來(lái)說(shuō)，這種顯微鏡即廉價(jià)又方便，十分適合在野外調查和室內研究。由于這款鏡頭可以依附在智能手機上，因此通過(guò)郵件或者短信分享圖片非常簡(jiǎn)單。此外，由于鏡頭成本非常低廉，因此即使丟失或者損壞了也不會(huì )產(chǎn)生任何影響?！艾F在幾乎人手一部智能手機，相對那些學(xué)生只使用一次或者兩次、價(jià)格為30美元或50 美元的手機附件，這款鏡頭是個(gè)不錯的替代品?！?/p>

　　目前為止，顯微鏡片都是由研究人員使用一種功能類(lèi)似于噴墨打印機的設備純手工生產(chǎn)的。但如果想將其投入大規模生產(chǎn)，還需要更多資金。研究生們已經(jīng)在Indiegogo 上發(fā)起了眾籌，希望能籌得12000 美元的設備啟動(dòng)資金(目籌資金額已達到3000 美元)。雖然很艱難，但施已經(jīng)將這款鏡頭分享和展示給臺灣教育部和休斯頓大學(xué)數學(xué)和科學(xué)教師預備項目teachHOUSTON，“我認為這將非常有趣，我們可以邀請科學(xué)教師來(lái)了解我們的項目?！?/p>