Presto potresti osservare creature microscopiche con il tuo cellulare. Credito: Rapporti scientifici , CC BY-SA
I miei colleghi e io abbiamo sviluppato un "clip-on" stampabile in 3D che può trasformare il tuo smartphone in un microscopio perfettamente funzionante.
Abbiamo rilasciato il design online in modo che chiunque possa stamparlo e modificarlo in base alle proprie esigenze.
Ma perché?
Per molte diagnosi mediche, devi guardare le piccole cose, fino al livello delle singole celle. Fare quello, ti serve un microscopio
Negli ultimi dieci anni scienziati e ingegneri hanno spinto a portare la diagnostica in casa, e in altre aree in cui non è possibile portare con sé attrezzature da laboratorio tradizionali.
Gli scienziati sperano che questo permetterà loro di, Per esempio, rilevare la malaria e altri parassiti trasmessi dal sangue sul campo in Africa.
E la spina dorsale di molti dispositivi diagnostici medici portatili è un microscopio basato su telefono cellulare.
Un buon punto di partenza
Potresti non pensare al tuo cellulare come qualcosa di simile a un microscopio, ma ha quasi tutte le parti necessarie. L'obiettivo e il sensore della fotocamera sono disposti esattamente come sarebbero all'interno di un microscopio:tutto ciò che devi fare per ottenere un ingrandimento è attaccare un altro obiettivo davanti.
La parte successiva è pensare a come illuminerai il tuo campione, che spesso è importante tanto quanto le lenti che usi.
C'è stato un grande lavoro negli ultimi dieci anni circa, ingegnerizzando microscopi per telefoni cellulari con capacità sorprendenti, ad esempio, il laboratorio Fletcher all'Università di Berkeley, e il laboratorio di Ozcan all'UCLA – e molto ha a che fare con l'illuminazione personalizzata.
L'ingegneria necessaria per assemblare questi microscopi per telefoni cellulari non è banale, però. Spesso hai bisogno di una discreta quantità di abilità e di un laboratorio per essere in grado di mettere insieme questi dispositivi. Volevamo vedere quanto fosse semplice realizzare un microscopio, il che significa il minor numero di parti extra e passaggi di assemblaggio possibili.
Guidare il flash
Abbiamo pensato che avesse molto senso utilizzare il flash interno della fotocamera per illuminare il campione. La sfida è che il flash punta nella direzione sbagliata:devi girarlo per brillare attraverso il campione e nella fotocamera.
Reindirizzare la luce in questo modo di solito richiede qualcosa di fantasioso come uno specchio o un prisma. Ma ci siamo resi conto che il flash su un telefono è così luminoso che possiamo semplicemente usare il riflesso diffuso (abbagliamento) sulla plastica normale. Quindi abbiamo progettato la clip per avere una serie di tunnel che confinano la luce e la girano per affrontare il campione e la fotocamera.
Molta luce viene assorbita dalla resina stampata in 3D della clip, che è nero. Ma non è perfettamente nero, e anche la minuscola frazione di luce che attraversa i tunnel e si riflette sulla superficie nera è più che sufficiente per illuminare un campione microscopico. E questo è tutto - niente specchi, sono necessari prismi o lenti di illuminazione.
A sinistra:schema wireframe della clip sul dispositivo. L'illuminazione del flash è indicata dalla freccia blu. Dopo aver colpito l'arresto dell'illuminazione (realizzato con la stessa resina stampata in 3D del resto della clip), questa luce viene riflessa in modo diffuso verso il campione e quindi attraverso l'obiettivo nella fotocamera. A destra:modello 3D in sezione del dispositivo a clip, che mostra i tunnel di illuminazione. Credito: Rapporti scientifici , CC BY
Chiaro e scuro
Prossimo, Certo, hai bisogno di qualcosa da guardare. Il laghetto locale è un buon punto di partenza. Metti un po' d'acqua su un vetrino o in un tubo capillare e troverai molti microrganismi dall'aspetto interessante che vivono la loro vita.
Questo tipo di illuminazione è chiamato microscopia in campo chiaro. Ma in realtà siamo andati un po' oltre, e ha mostrato che è possibile spegnere il flash e utilizzare il Sole per eseguire la microscopia in campo oscuro, dove il campione è illuminato, ma il campo intorno è buio.
La clip è progettata in modo tale che la luce solare (o la luce ambientale) rimanga intrappolata nel vetrino per campioni, e può essere reindirizzato alla fotocamera del cellulare solo se colpisce un oggetto nel campione. Se il vetrino campione è vuoto, lo sfondo è scuro (quindi campo scuro). Se c'è un oggetto brilla luminoso sullo sfondo scuro, e come tale questo è un ottimo modo per rilevare oggetti davvero sottili come le cellule (che sono principalmente acqua) che siedono nell'acqua.
Quello che speriamo è che il nostro design, o qualcosa del genere, si abitua all'ultra semplice, dispositivi basati su telefoni cellulari economici e robusti, sia per la diagnostica medica in aree meno servite come il remoto entroterra australiano e l'Africa centrale, o monitorare le popolazioni di microrganismi nelle fonti idriche locali.
Abbiamo rilasciato il design online in modo che chiunque possa stamparlo e modificarlo in base alle proprie esigenze. Questa parte è importante perché la missione della microscopia a basso costo è facilitare l'accesso a questa attrezzatura ad alta tecnologia. Ciò si ottiene meglio quando tutti hanno l'opportunità di crearne uno per se stessi o di adattarlo liberamente.
La clip può essere stampata utilizzando qualsiasi stampante 3D, preferiamo la famiglia di stampanti Formlabs, e avrai bisogno di resina nera. Il costo in resina per clip è in genere di un paio di dollari al massimo. Avrai anche bisogno di una lente da inserire nella clip. Compriamo il nostro da un rivenditore online e poi rimuoviamo l'obiettivo dal modulo della fotocamera.
Questo articolo è stato originariamente pubblicato su The Conversation. Leggi l'articolo originale. 
