Atvirojo kodo optiniai prietaisai pateikia aukštos raiškos vaizdus už nedidelę kainos dalį

Atviro kodo 3D spausdintame kube galima sutalpinti pačių sukurtus įdėklus, elektrinius ir optinius komponentus. Gautus modulius galima sujungti sudarant sudėtingus optinius prietaisus. Tai leidžia išmaniajam telefonui bet kada virsti galingu mikroskopu, atsakyti į visiškai naujus mokslo klausimus beveik bet kurioje šalies vietoje. Paskola: UC2

Atvirojo kodo 3D spausdintuvų sistema suteikia didelės skiriamosios gebos vaizdus, ​​pavyzdžiui, komercinius mikroskopus, šimteriopai brangiau.
Šiuolaikiniai mikroskopai, naudojami biologiniam vaizdavimui, yra brangūs, laikomi specializuotose laboratorijose ir reikalauja aukštos kvalifikacijos personalo. Kūrybingi požiūriai sprendžiant skubias mokslines romano tyrimo problemas, pavyzdžiui, kova su infekcinėmis ligomis, tokiomis kaip „Covid-19“, daugiausia skiriami gerai įrengtų turtingų šalių mokslinių tyrimų institutų mokslininkams.

Leibnizo fotoninių technologijų instituto (Leibniz IPHT), Friedricho Schillerio universiteto ir Jenos universitetinės ligoninės jaunoji tyrimų grupė nori tai pakeisti. Mokslininkai sukūrė optinių prietaisų dėžutę už kelis šimtus eurų, kad būtų galima pastatyti mikroskopus, kurie pateikia didelės raiškos vaizdus, ​​palyginamus su komerciniais, kurie kainuoja šimtus tūkstančių kartų daugiau. Naudojant atvirojo kodo brėžinius, 3D spausdintuvo և išmaniųjų telefonų kamerų komponentus, modulinę UC2 (matote: daug) modulinę sistemą galima pritaikyti, nes to reikia atliekant tyrimo klausimą, ilgą laiką stebint gyvus organizmus inkubatoriuje. į „Optics Education Toolbox“. Tyrėjų grupė savo plėtrą pristato populiariame žurnale 2020 m. Lapkričio 25 d Gamtos komunikacijos,

UC2 komanda:

Galingas kaip komercinis mikroskopas, patogus kaip žaislinis mikroskopas. UC2 kūrėjų komanda: Benediktas Diderichas, Rene Lachmannas և Barbora Marchikova (kairėje) su mikroskopu, sukomplektuotu su jų UC2 įrankių dėže. Paskola Leibniz-IPHT:

Pagrindinė „UC2“ sistemos statybinė medžiaga yra paprastas 3D spausdintas kubas, kurio kraštai yra 5 cm ilgio, kuriame gali tilpti įvairūs komponentai, tokie kaip objektyvai, šviesos diodai ar kameros. Keli tokie kubai yra prijungti prie magnetinės rastrinės pagrindo plokštės. Protingai išdėstyti moduliai veda prie galingo optinio instrumento. Optinė koncepcija, pagal kurią sutampa gretimų lęšių židinio plokštumos, yra sudėtingiausių optinių struktūrų, tokių kaip šiuolaikiniai mikroskopai, pagrindas.

Naudodamasis UC2 priemonių rinkiniu, prof. Dr. Raineris Heinzmannas, Leibniz IP IPHT և Friedricho Schillerio universiteto Jenos laboratorijos tyrimų grupė, parodo, kaip eksperimentinis procesas iš tikrųjų yra intuityviai suvokiamas. Tokiu būdu UC2 taip pat suteikia vartotojams be techninio pasirengimo optinį įrankį, kurį jie gali naudoti modifikuodami ar išplėsdami, priklausomai nuo to, ką jie studijuoja.

Kontroliuokite patogenus. Užterštą mikroskopą perdirbkite

Benediktas Diderichas և Rene Lachmannas

Per UC2 vartotojai gali surinkti savo mikroskopą pagal „Lego“ principą. Taigi Benediktas Diderichas (kairėje) և Rene’as Lachmannas ne tik pažadina vidinio žaidimo instinktą, bet ir sukuria visiškai naujas galimybes tyrėjams pasirinkti tinkamą įrankį savo tyrimo klausimui. Paskola Svenas Döringas / Leibnizas-IPHT:

Berlyno laisvo համալս labdaros universiteto biochemijos profesorė Helge Juers tiria ligos sukėlėjus UC2 įrankių dėžutėje. „UC2 sistema leidžia už mažą kainą gaminti aukštos kokybės mikroskopus, kuriais inkubatoriuje galime apžiūrėti gyvas ląsteles“, – sakė jis. Taigi UC2 atveria biomedicininių tyrimų sritis, kurioms netinka įprasti mikroskopai.

„Komerciniai mikroskopai, kurie gali būti naudojami patogenams tirti ilgesnį laiką, yra šimtai ar tūkstančius kartų didesni nei mūsų UC2 įrenginiai“, – sakė optinius prietaisus kuriantis Leibniz-IPHT mokslų daktaras Benediktas Diederichas. dėžutė su Rene Lachmann. – Sunku juos nuvežti į užterštą laboratoriją, kurios gali nepavykti pašalinti, nes jų nėra lengva išvalyti.

Kita vertus, plastikinį UC2 mikroskopą galima lengvai sudeginti arba perdirbti biologinės saugos laboratorijoje dėl sėkmingo jo naudojimo. Jenos universitetinės ligoninės tyrime UC2 komanda per savaitę nagrinėjo monocitų diferenciaciją makrofagų inkubatoriuje, kad suprastų, kaip įgimta imuninė sistema kovoja su patogenais organizme.

Konstrukcija pagal Lego principą. Idėjos prototipas

Konstrukcija pagal Lego principą. Tai ne tik pažadina vartotojų instinktą žaisti viduje, stebint UC2 komandą, bet ir sukuria naujas galimybes tyrėjams sukurti įrankį, pritaikytą jų tyrimų poreikiams. „Taikant šį metodą, galima greitai surinkti tinkamą įrankį konkrečių ląstelių atvaizdavimui“, – aiškina Benediktas Diederichas. „Jei, pavyzdžiui, sužadinimui reikalingas raudonas bangos ilgis, paprasčiausiai įdėkite atitinkamą lazerį ir pakeiskite filtrą. Jei reikia apversto mikroskopo, atitinkamai surenkate kubus. Elementai gali būti derinami per UC2 sistemą, atsižvelgiant į reikiamą skiriamąją gebą, stabilumą, linijos ar mikroskopo metodą, išbandytą tiesiogiai „greitojo prototipo“ procese.

„UC2 Plus“ išmanusis telefonas

„UC2 plus“ išmanusis telefonas. Emilia Walter, Elias Hoffling և Robinas Schroederis iš Montesori mokyklos Jenoje surinko savo šviesos mikroskopą, kad aptiktų kosmetikos mikroblastus. Juos palaikė UB2 komanda Barbora Marchikova (nuotraukoje dešinėje). Paskola Svenas Döringas / Leibnizas-IPHT:

Vizija. Atviras mokslas

Tyrėjai paskelbia programinę įrangą programinėje įrangoje nemokamoje internetinėje „GitHub“ duomenų bazėje, kad viso pasaulio atvirojo kodo bendruomenė galėtų pasiekti, atstatyti, modifikuoti ir išplėsti esamas sistemas. „Pateikdami vartotojų atsiliepimus, žingsnis po žingsnio tobuliname sistemą ir pridedame naujų kūrybinių sprendimų“, – sakė Rene Lachmann. Pirmieji vartotojai jau pradėjo plėsti sistemą savo tikslams. “Mes norime sužinoti, kada galime pateikti sprendimus pirmajam vartotojui”.

Jo tikslas – įgalinti atvirą mokslą. Turėdami išsamią dokumentaciją, tyrėjai gali pakartoti ir toliau plėtoti eksperimentus bet kurioje pasaulio vietoje, net gerai įrengtose laboratorijose. „Paradigmos pokyčiai. Mokslas minutę “- taip šią viziją vadina Benediktas Diederichas. Paskelbkite paradigmos pokyčius, kai mokslinis procesas yra kuo atviresnis ir skaidresnis, laisvai prieinamas visiems, kur mokslininkai dalijasi žiniomis ir įtraukia jas į savo darbą.

UC2 dėžutė atneša mokslą į mokyklas

Ypač jauniems žmonėms, besidomintiems optika, mokslininkų grupė mokyklose ir universitetuose sukūrė pažangią priemonę švietimo tikslams. UC2 „Box“ yra kolekcija, leidžianti vartotojams išmokti և išbandyti optines koncepcijas և mikroskopo technikas. “Komponentus galima sujungti, kad būtų sukurtas projektorius arba teleskopas. Galite pastatyti spektrometrą arba mikroskopą išmaniesiems telefonams “, – aiškina Barbora Marchikova, sukūrusi eksperimentus, paruoštų naudoti dokumentų rinkinį, kurį UC2 komanda jau išbandė JAV ir aplink ją, taip pat daugelyje JK dirbtuvių. Didžioji Britanija երիտասարդ Norvegijoje Jena jaunieji mokslininkai keliose mokyklose jau naudojo UC2 ​​priemonių rinkinį և, pavyzdžiui, padėjo mokiniams aptikti mikroplastiką fluorescuojančiam mikroskopui sukurti. „Mes sujungėme„ UC2 “su savo išmaniuoju telefonu. „Tai leido mums sukurti savo fluorescencinį mikroskopą už kainą be didelių optinių žinių, sukurti gana paprastą plastiko dalelių aptikimo kosmetikoje metodą“, – sakė Emilia Walter iš Jenos Montanos mokyklos, kuri su savo grupe siekia tarpdisciplininio požiūrio.

“Mes norime, kad šiuolaikinės mikroskopų technologijos būtų prieinamos plačiajai visuomenei”, – sako Benediktas Diderichas. – Kuriant atvirą mikroskopų kūrybinę bendruomenę. ” Ši savarankiška mokymo struktūra turi didžiulį potencialą, ypač vainikinių epidemijų metu, kai namuose prieiga prie mokomosios medžiagos yra labai ribota.

Nuoroda. Benediktas Diederichas, Rene Lachmannas, Svenas Karlstedtas, Barbora Marsikova, Haoranas Wangas, Xavieras Uurukundo, Aleksandras S. „3D spausdintas atviras standartas įvairiapusiškai pritaikomoms pigių mikroskopinių iliustracijų versijoms“. Mosigi և Raineris Heinzmannas, 2020 m. Lapkričio 25 d Gamtos komunikacijos,
DOI: 10.1038 / s41467-020-19447-9:

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Stalo pusbrolis gali padaryti įkraunamas baterijas greitesnes ir saugesnes

Neutronų sklaida buvo naudojama tiriant netaisyklingą akmens druską, kuri gali būti naudojama kuriant saugesnius, greitesnius akumuliatorių įkrovimo anodus. Paskola: ORNL / ill il...

Naudojant cheminį perdirbimą, kad būtų išvengta milijonų tonų atliekų

Kasmet sąvartynuose išverdama 3,5 milijono tonų sauskelnių. Šių vystyklų viduje esanti superabsorbuojanti medžiaga yra sudaryta iš polimerų matricos, kuri plečiasi po drėgmės. Polimerai yra...

Čempiono tamsioji skylė atstūmė Flerą nuo mūsų, tačiau jo didžiulė galia nukreipia atgal į mūsų vadovą

Beveik palaipsniui matomas šokiruojantis dujų diskas aplink juodąją skylę įgauna dvipusę išvaizdą. Pernelyg didelė juoda gravitacija keičia šviesos kelius iš skirtingų disko dalių...

Naujasis FORCE modelis aiškiai numato, kaip audros ir pakilęs jūros lygis paveiks pakrantes.

Perranporto paplūdimys Šiaurės Kornvalyje (JK) buvo paveiktas stiprių audrų ir kylančio jūros lygio. Kreditas: Plimuto universitetas Viso pasaulio pakrančių bendruomenės vis dažniau susiduria su...

Kaip ūdrų raumenys įgalina šaltą vandens gyvenimą

Ūdra plaukioja vandens paviršiumi. Kreditas: Tray Wright / Teksaso A&M universitetas (vaizdas gautas pagal USFWS leidimą Nr. Marine-Mammal Nr. MA-043219 R. Davisui) ...

Newsletter

Subscribe to stay updated.