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2025-01-15 07:42:00
の研究者 ストラックライド大学 グラスゴーのグループは、組織学的イメージング用の完全に 3D プリントされた低コストの顕微鏡を作成しました。
に基づく オープンフレクシュアのオープンソース設計であるこのデバイスには、制御用の Raspberry Pi、照明用の LED 光源、および手頃な価格の既製カメラとともに、3D プリントされた機械コンポーネントと光学コンポーネントが組み込まれています。重量わずか 3 kg のこの顕微鏡は、推定コスト 50 ポンド (60 ドル) で 3 時間で組み立てられます。この研究は、 バイオRvix ジャーナル。
報告によると 新しい科学者、同大学のバイオフォトニクス教授ゲイル・マコネル氏は、彼らの研究の影響を強調した。彼女は、彼女のチームが以前に顕微鏡で一般的に使用されるレンズを 3D プリントする技術を考案しており、この開発がこのマイルストーンを達成する上で重要な役割を果たしたと述べました。
完全に 3D プリントされた顕微鏡の取得後の色補正の解像度を測定します。画像はストラックライド大学経由。
3D プリント光学系による手頃な価格
プロジェクトの成功の鍵は、3D プリントレンズを使用して製造されたことです。 エレグー Mars 3 Pro 3D プリンター そして光重合 クリアレジン から フォームラボ。 Edmund Optics の直径 12.7 mm、焦点距離 35 mm の平凸レンズなど、従来のガラス レンズの仕様を再現するように設計されたこれらのレンズは、数分の 1 のコストで高性能を実現します。
この樹脂の屈折率は、市販の光学機器で一般的に使用されている BK7 ガラスにほぼ一致します。綿密な後処理ワークフローを通じて、レンズは顕微鏡に必要な光学品質基準を満たすように改良されました。
性能試験には、ギムザ染色血液塗抹標本およびヘマトキシリンおよびエオシン染色したマウス腎臓切片の分析が含まれていました。撮影された画像からは、個々の血球や尿細管などの複雑な細胞内構造が明らかになりました。
この顕微鏡は、倍率 2.9 倍、空間分解能約 5 マイクロメートルを備え、1.7 mm の視野を維持しながら、多くの商用システムと同等の機能を実証しました。
研究者らによると、従来のガラスレンズに依存することは、特にリソースが限られた環境において、コスト重視のアプリケーションにとって長い間課題となってきました。 3D プリント光学系の統合によりこの問題に対処し、同等の画像品質を維持しながら経費を大幅に削減します。彼らは、低予算の研究室、教室、現場診断におけるデバイスのアクセシビリティを強調しました。
研究者らはまた、LED光源との位置合わせの課題から生じる、視野全体の照明の不均一など、特定の制限があることも認めました。彼らは、照明の均一性を向上させるために、調整可能な絞りの追加を含む設計変更を提案しました。
さらに、3D プリント レンズのカスタマイズの可能性により、別の倍率や開口数を作成して、デバイスを特定の用途に合わせて調整することができます。
3D プリンティングによる機械部品と光学部品の両方の製造の実現可能性を実証したこの研究は、科学機器への新しいアプローチを示しています。
(a) ギムザ染色された血液塗抹標本の画像。 2 つの ROI が示されており、個々の赤血球が 1.7 mm の視野にわたって分解できます。 (b) H&E 染色したマウス腎臓の画像。薄い切片には小葉間細動脈 (白い矢印) や尿細管などの構造が示されており、拡大 ROI では皮質髄接合部にまたがる髄質線内のネフロンの構成が示されています。画像はストラスクライド大学経由。
コスト効率の高い 3D プリント顕微鏡
3D プリント顕微鏡の可能性をさらに示す、 バース大学 研究者らは、製造コストわずか 18 ドルのオープンソースの実験室グレードのデバイスである OpenFlexure 3D プリント顕微鏡を開発しました。
アクセシビリティを考慮して設計されたこの顕微鏡は、電動サンプル位置決め、焦点制御、および正確な機械ステージを備えています。低コストでカスタマイズ可能な設計は、学校、研究室、診療所、さらには家庭でも高品質の顕微鏡を利用できるようにすることを目的としていました。
リチャード・ボウマン博士によって開始され、維持されています。 バスオープン計装グループ (BOING)、このプロジェクトは、画質を犠牲にすることなく手頃な価格を確保しました。 2020 年の時点で、タンザニアとケニアで 100 台を超えるユニットが生産されており、現地の適応によりオープンソース設計のメリットが浮き彫りになりました。共同開発者のジョエル・コリンズ博士は、教育、研究、ヘルスケアを世界的に前進させる可能性を強調しました。
その一年前、 コネチカット大学 そして メンフィス大学 研究者らは、低コストで高解像度の 3D 画像を生成できる 3D プリント デジタル ホログラフィック顕微鏡 (DHM) 顕微鏡を開発しました。
詳細については、 光学文字このデバイスは、従来の DHM システムの 2 倍の解像度を提供し、複雑な実験室のセットアップの必要性を排除したため、遠隔地での現場での使用に適しています。この顕微鏡は完全に 3D プリント部品と一般的な光学部品で作られており、コンパクトで堅牢で、製造コストはわずか数百ドルでした。
構造化照明 (SI) 技術を組み込むことにより、この顕微鏡は 0.775 μm の解像度を達成し、緑藻などの生体サンプルの正確なイメージングを可能にしました。チームは、特にサービスが行き届いていない地域での生物医学診断での使用を拡大することを目指しました。
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注目の画像は、(a) ギムザ染色された血液塗抹標本から取得された画像を示しています。 2 つの ROI が示されており、個々の赤血球が 1.7 mm の視野にわたって分解できます。 (b) H&E 染色したマウス腎臓の画像。薄い切片には小葉間細動脈 (白い矢印) や尿細管などの構造が示されており、拡大 ROI では皮質髄接合部にまたがる髄質線内のネフロンの構成が示されています。画像はストラスクライド大学経由。
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