世界初の3Dプリント顕微鏡の製造コストはわずか60ドル

研究者らは、完全に 3D プリントされた部品で作られた世界初の顕微鏡を設計し、構築しました。オープンソースの設計図はすでにオンラインで公開されているため、ほぼ誰でもわずか 60 ドルで自分で組み立てることができます。

数年前、バース大学とケンブリッジ大学の研究者が、3D プリント顕微鏡のオープンソース設計図を提供する OpenFlexure プロジェクトを開始しました。現在、その中核開発グループはグラスゴー大学に拠点を置いており、OpenFlexure 顕微鏡は世界 50 か国以上、および南極の研究所で組み立てられています。標準機器よりもはるかに安価ですが、注意点があります。顕微鏡の特別に作られたガラスレンズは数百ドルかかることが多く、多くの人の予算を超えています。しかし最近、ストラスクライド大学のチームが回避策を開発し、OpenFlexure 設計の総コストを削減し、初の完全な 3D プリント顕微鏡にするというものです。

「光学顕微鏡は長い間、科学的発見の礎であり、生物学や医療から材料科学、石油化学、地質学まで、さまざまな分野の進歩を推進してきました」と研究チームは、 Biology誌のプレプリント研究で述べています。「しかし…[OpenFlexure顕微鏡は]市販の光学部品に依存しているため、完全に3Dプリントされた顕微鏡が実現できるアクセシビリティと適応性が制限されます。」

この問題を解決するために、研究者たちは光学品質の 3D プリント レンズの最近の進歩を利用しました。次に、Mars 3 Pro 3D プリンターをプログラムして、光重合透明樹脂を使用して、エドモンド オプティクスの 12.7 mm 径平凸レンズ (焦点距離 35 mm) と同じパラメータでレンズを構築しました。顕微鏡は、そのまま印刷して組み立てれば完全に機能しますが、設計者は、市販のカメラと、Raspberry Pi コンピューター プロセッサを使用して制御される光源を取り付けることで、プロジェクトをさらに一歩進めました。ただし、追加のコンポーネントがあっても、顕微鏡全体のコストは約 60 ドルで、構築には 3 時間もかかりませんでした。

新しい装置を使用して最初に検査されたサンプルには、血液塗抹標本とマウスの腎臓から採取した薄片が含まれていました。6.6 ポンドの顕微鏡の倍率により、約 5 マイクロメートルの単一細胞の空間解像度で 1.7 mm の画像視野が得られました。研究で提供された画像には、個々の血液細胞、腎尿細管、その他の細胞内の解剖学的詳細が明確に示されています。

「研究用または臨床用の顕微鏡の市販の代替品を検討すると、18,200ドル以上することがあり、リソースの少ない環境での現場診断の場合、機器の保守や交換用の光学系または光学機械部品の入手可能性に関する問題が生じる」と研究者らは研究で説明している。

今後のバージョンアップでは、この特定のレンズだけに留まるわけではありません。設計者によれば、別の倍率や絞りも可能であり、3D プリントされた顕微鏡のさまざまなバージョンで検討されることが期待されます。