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Come trasformare lo smartphone in un microscopio

I ricercatori dell’Università di Houston hanno creato una lente ottica che può essere posizionata su uno smartphone economico per ingrandire le immagini di 120 volte, il tutto per soli 3 centesimi a lente. Wei-Chuan Shih, professore di ingegneria elettrica e informatica presso l’Università di Houston, ha detto che l’obiettivo può funzionare come un microscopio, e il costo e la facilità di utilizzo (si attacca direttamente all’obiettivo della fotocamera dello smartphone senza l’utilizzo di altri dispositivi addizionali) lo rendono ideale per l’uso con gli studenti nelle classi.

Potrebbe anche avere applicazioni cliniche, consentendo a ospedali piccoli o isolati di condividere le immagini con gli specialisti che si trovano altrove, ha detto.

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In un articolo pubblicato sul Journal of Biomedical Optics, Shih e tre dottorandi descrivono come hanno prodotto le lenti esaminando la qualità delle immagini. La lente è in polidimetilsilossano (PDMS), un polimero con la consistenza del miele, inserito su una superficie preriscaldata. La curvatura della lente e di conseguenza l’ingrandimento, dipendono da quanto tempo e a quale temperatura il PDMS è riscaldato.

Le lenti risultanti sono flessibili, simili ad una lente a contatto morbida, anche se sono più spesse e leggermente più piccole. “Il nostro obiettivo può trasformare una fotocamera di uno smartphone in un microscopio semplicemente collegandolo all’obiettivo del telefono senza alcun supporto o meccanismo”, hanno scritto i ricercatori. “L’adesione forte, ma non permanente, tra PDMS e vetro permette alla lente di essere facilmente rimossa dopo l’uso. E’ stata raggiunta una risoluzione di un micrometri con un ingrandimento ottico di 120 volte”.

Gli obiettivi convenzionali sono prodotti tramite lucidatura meccanica o stampaggio ad iniezione di materiali come vetro o plastica. Le lenti liquide sono disponibili, ma quelle che non vengono trattate richiedono un apposito alloggiamento stabile. Altri tipi di lenti liquide richiedono un ulteriore dispositivo per aderire allo smartphone, mentre questo obiettivo si collega direttamente alla lente della fotocamera del telefono e rimane attaccato. Per lo studio, i ricercatori hanno scattato immagini di un follicolo pilifero della pelle umana sia con il sistema di smartphone-PDMS che con un microscopio Olympus IX-70. Ad un ingrandimento di 120 volte, l’obiettivo dello smartphone era paragonabile al microscopio Olympus con un ingrandimento di 100 volte, e un ingrandimento digitale software potrebbe migliorare ulteriormente la qualità dell’immagine.
 
Con il suo impegno primario presso il Dipartimento di Ingegneria Elettrica e Informatica, Shih è anche affiliato con i Dipartimenti di Ingegneria Biomedica e Chimica. La sua squadra interdisciplinare si concentra sulla nanobiofotonica e nanofluidica, perseguendo scoperte nella diagnostica per immagini e rilevamento, compresi lavori per migliorare la diagnostica medica e la sicurezza ambientale.

Sung ha detto che stava usando PDMS per costruire dispositivi microfluidici e lavorando in laboratorio ha realizzato il materiale trattato a contatto con la superficie riscaldata. Incuriosito, ha deciso di provare a fare una lente. “L’ho messa sul mio telefono, e ho scoperto che funzionava”, ha detto. Sung usa un Nokia Lumia 520, spingendolo a dire il microscopio risultante viene fuori da “un telefono da 20 dollari e da una lente da 1 centesimo”. Quel centesimo copre il costo del materiale; Shih stima che costerà circa 3 centesimi fabbricare le lenti al dettaglio. Un microscopio di qualità tradizionale per la ricerca, al confronto, può costare 10.000 dollari o più. “Un microscopio è molto più versatile, ma naturalmente, molto più costoso” ha detto Sung.

Il suo primo pensiero per l’obiettivo è stato di tipo educativo: sarebbe un modo economico e conveniente per gli studenti più giovani per fare studi o lavori in classe. Poiché l’obiettivo si mette su uno smartphone, è facile condividere le immagini via e-mail o sms, ha detto. E dato che le lenti sono così poco costose, non sarebbe un disastro se un obiettivo venisse smarrito o rotto. “Quasi tutti hanno uno smartphone”, ha detto Sung. “Invece di usare un dispositivo da 30 o 50 dollari che gli studenti possono usare solo una o due volte, si potrebbe usare questo”.

Per ora, i ricercatori stanno producendo le lenti a mano, utilizzando un dispositivo che funziona in modo simile a una stampante a getto d’inchiostro. Ma la produzione di lenti in massa richiederà un finanziamento, e gli studenti laureati hanno lanciato una campagna di crowdfunding attraverso Indiegogo, sperando di raccogliere 12.000 dollari per le attrezzature. Hanno raccolto 3.000 dollari finora.

Imperterriti, hanno condiviso le lenti con il Ministero della Pubblica Istruzione a Taiwan e con teachHOUSTON, un programma di preparazione per insegnanti di matematica e scienze presso l’università di Houston. “Penso che sarà divertente”, ha detto Shih. “Potremmo invitare insegnanti di scienze a guardare quello che facciamo.” (Fonte)

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