只需 3 美分，手机变身显微镜

创见干货：近日，来自休斯顿大学的研究人员发明了一种可以安装在普通智能手机上的光学镜头，放大倍率达到了 120 级，令人惊讶的是其售价仅为 3 美分。

来自休斯顿大学电气和计算机工程专业的助理教授 Wei-Chuan Shih 主导了该显微镜头的研发工作，他表示，这款廉价镜头可以像真正的显微镜一样工作，而且用起来十分方便，直接与智能手机连接，无需使用任何额外的设备，因而特别适合在教室中供学生们使用。

此外，该显微镜头还能应用于临床诊断，一些偏远的小诊所可以随时随地与专家学者共享拍摄的图片。

在《生物医学光学杂志（Journal of Biomedical Optics）》上发表的一篇文章中，Shih 和他的三个研究生详细阐述了他们是如何发明这种镜头并用其检查图像质量的。作为第一作者的 Yu-Lung Sung 目前在攻读博士学位，其他参与这项研究的包括 Jenn Jeang（即将于今年秋天进入弗吉尼亚州 Liberty University 的研究生院）和 Chia-Hsiung Lee（休斯顿大学研究生毕业，目前在台湾的科技行业工作）。

这款镜头由聚二甲基硅氧烷（PDMS）制成，这是一种具有一致性蜂窝状结构的聚合物，将其精确地沉积在预热的表面上，就得到了这种透镜。Sung 解释说，镜头的曲率（即放大级数）取决于热处理的温度和时间。由此得到的镜片很柔和，类似于软性隐形眼镜，但是厚度更大、体积更小。研究人员表示，这款镜头不需要任何配套的附件就能将智能手机的相机变成显微镜，PDMS 和玻璃材质之间的吸附力很强，但是不持久，因而使用后十分容易分离。120 级的光学放大可以观察到微米级的结构。

目前常规的镜片采用的都是机械抛光或注射成型的材料，如玻璃或塑料。也有液体透镜，但需要特别的装置来确保稳定性，而且将其连接手机还需要额外的设备。Sung 表示他们的镜头可以直接与手机相机镜头相连（贴上），而且是重复使用的。研究中，研究人员分别用智能手机-PDMS 系统和奥林巴斯 IX-70 显微镜拍摄了人类皮肤毛囊组织的图像。在 100 级的放大倍数下，智能手机镜头与高倍显微镜表现相当，而且基于软件的数字放大可以进一步加强其图形表现。

（图片上排为人类皮肤毛囊组织的图像，a，b，c 为奥林巴斯 IX-70 显微镜分别在40、100 和 200 级倍率下的成像照片，d 为诺基亚 Lumia 520 连接显微镜头的成像照片，图片上排为对应部分的放大图像。）

Shih 除了主攻电气和计算机工程专业，还隶属于生物医学工程系和化学系。他的跨学科团队主要从事纳米生物成像和纳米流体学，研究成像和传感方面的课题，包括提高医疗诊断和环境安全方面。在一次实验中，Sung 将 PDMS 置于电炉中打算搭建微流控装置，却意外发现该材料与受热面接触后发生的有趣变化。出于好奇，他尝试制作了一个镜头。

Sung 将制作出的镜头连在手机上，发现用起来完全没问题。当时他用的正是诺基亚 Lumia 520，一部价值 20 美元的手机和 1 美分的镜头就组成了一台优秀的显微镜。Shih 表示，镜头的材料费仅为 1 美分，但算上大规模生产的成本，可能会达到 3 美分。相比之下，传统科研级别的显微镜虽然功能强大，但也很贵，需要花费 1 万美元。

发明这一镜头之后 Shih 首先想到的是将其用于教育领域——对于低年级学生来说，这种显微镜即廉价又方便，十分适合在户外研究和室内教学。现在几乎人手一部智能手机，很多 30 或 50 美元的手机附件用一两次就没用了，很是浪费。由于极低的售价，这款显微镜头的丢失或损坏也不会造成很大影响。此外，因为镜头是直接连接手机的，所以可以方便地通过 e-mail 等工具共享图像。

现在，显微镜片都是由研究人员用一种功能类似于喷墨打印机的设备纯手工生产的。如果想将其投入工业化大规模生产，还需要很多支持资金。一些研究生已经在 Indiegogo 上发起了众筹，希望能筹得 12000 美元的启动资金（目前的筹资金额已达到 3000 美元）。虽然很艰难，但 Shih 和他的小伙伴们并没有知难而退，他们与台湾教育部和休斯顿大学的老师们展开了合作，也许不久，你我只需 3 美分即可为手机加上显微镜头了。

本文来源： ScienceDaily ，由 TECH2IPO 创见 @ Suki 为您编译。