Mijn collega's en ik hebben een 3D-afdrukbare "clip-on" ontwikkeld die van je smartphone een volledig functionele microscoop kan maken.

We hebben het ontwerp online vrijgegeven, zodat iedereen het kan afdrukken en aanpassen aan hun behoeften.

Maar waarom?

Voor veel medische diagnostiek, je moet naar kleine dingen kijken - tot op het niveau van individuele cellen. Om dat te doen, je hebt een microscoop nodig.

Er is de afgelopen tien jaar een druk geweest door wetenschappers en ingenieurs om diagnostiek in huis te brengen, en naar andere gebieden waar je niet echt traditionele laboratoriumapparatuur kunt meenemen.

Wetenschappers hopen dat dit hen in staat zal stellen, bijvoorbeeld, malaria en andere door bloed overgedragen parasieten in het veld in Afrika op te sporen.

En de ruggengraat van veel draagbare medische diagnostische apparaten is een op mobiele telefoons gebaseerde microscoop.

Een goede plek om te beginnen

U ziet uw mobiele telefoon misschien niet als zoiets als een microscoop, maar het heeft bijna alle onderdelen die je nodig hebt. De lens en camerasensor zijn precies zo gerangschikt als in een microscoop - het enige dat u hoeft te doen om wat vergroting te krijgen, is een andere lens ervoor te steken.

Het volgende deel is nadenken over hoe je je monster gaat verlichten, wat vaak net zo belangrijk is als de lenzen die je gebruikt.

Er is de afgelopen tien jaar veel geweldig werk verricht om microscopen voor mobiele telefoons met verbazingwekkende mogelijkheden te ontwikkelen - bijvoorbeeld, het Fletcher-lab aan de UC Berkeley, en het Ozcan-lab aan de UCLA - en veel daarvan heeft te maken met aangepaste verlichting.

De techniek die nodig is om deze microscopen voor mobiele telefoons te assembleren, is niet triviaal, echter. Je hebt vaak een behoorlijke hoeveelheid vaardigheid en een laboratorium nodig om deze apparaten in elkaar te kunnen zetten. We wilden zien hoe eenvoudig we een microscoop konden maken, wat betekent dat er zo min mogelijk extra onderdelen en montagestappen nodig zijn.

De flits begeleiden

We dachten dat het heel logisch was om de interne flitser in de camera te gebruiken om je monster te verlichten. De uitdaging is dat de flits in de verkeerde richting wijst - je moet hem omdraaien om door het monster en in de camera te schijnen.

Het omleiden van licht op deze manier vereist meestal iets bijzonders, zoals een spiegel of een prisma. Maar we realiseerden ons dat de flitser op een telefoon zo helder is dat we de diffuse reflectie (verblinding) van gewoon plastic gewoon kunnen gebruiken. Daarom hebben we de clip ontworpen om een ​​reeks tunnels te hebben die het licht opsluiten en omdraaien om het monster en de camera onder ogen te zien.

Er wordt veel licht geabsorbeerd door de 3D-geprinte hars van de clip, die zwart is. Maar het is niet perfect zwart, en zelfs de kleine fractie van het licht dat door de tunnels komt en weerkaatst op het zwarte oppervlak is meer dan genoeg om een ​​microscopisch monster te verlichten. En dat is het - geen spiegels, prisma's of verlichtingslenzen nodig zijn.

Licht en donker

Volgende, natuurlijk, je hebt iets nodig om naar te kijken. De plaatselijke vijver is een goede plek om te beginnen. Doe wat water op een glaasje of in een capillair en je zult zien dat er veel cool uitziende micro-organismen hun leven leiden.

Dit type verlichting wordt helderveldmicroscopie genoemd. Maar we gingen eigenlijk nog een stukje verder, en liet zien dat je de flitser kunt uitschakelen en de zon kunt gebruiken om donkerveldmicroscopie uit te voeren - waarbij het monster wordt verlicht, maar het veld eromheen is donker.

De clip is zo ontworpen dat zonlicht (of omgevingslicht) vast komt te zitten in het glazen objectglaasje, en kan alleen worden omgeleid naar de camera van de mobiele telefoon als deze een object in het monster raakt. Als het monsterglaasje leeg is, de achtergrond is donker (vandaar dark-field). Als er een object is, schijnt het helder op de donkere achtergrond, en als zodanig is dit een geweldige manier om echt subtiele objecten te detecteren, zoals cellen (die meestal water zijn) die in water zitten.

Wat we hopen is dat ons ontwerp, of iets dergelijks, wordt gebruikt voor ultraeenvoudige, goedkope en robuuste apparaten op basis van mobiele telefoons - of het nu gaat om medische diagnostiek in achtergestelde gebieden zoals de afgelegen Australische outback en Centraal-Afrika, of het monitoren van populaties van micro-organismen in lokale waterbronnen.

We hebben het ontwerp online vrijgegeven, zodat iedereen het kan afdrukken en aanpassen aan hun behoeften. Dit deel is belangrijk omdat de missie van goedkope microscopie is om de toegang tot deze hightech-apparatuur te vergemakkelijken. Dit wordt het best bereikt wanneer iedereen de mogelijkheid heeft om er een voor zichzelf te maken of deze vrijelijk aan te passen.

De clip kan worden afgedrukt met elke 3D-printer - we geven de voorkeur aan de Formlabs-printerfamilie - en je hebt zwarte hars nodig. De kosten in hars per clip zijn meestal hooguit een paar dollar. Je hebt ook een lens nodig om de clip te plaatsen. We kopen de onze bij een online winkel en verwijderen vervolgens de lens van de cameramodule.

Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op The Conversation. Lees het originele artikel.