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研究人員發現了一種可以將針孔光學設備,微流體以及電荷藕合器件(以下稱CCD)在一個芯片上組合成為可工作的顯微鏡設備,當今這些笨重、昂貴的顯微鏡設備有望變得更小,更便宜。

由加州理工學院的工程師們研發的光流體顯微鏡具有更小的體積,很容易集成在移動電話以及類似的手持設備上,只需要太陽能用于發光,同時量產后的價格只有10美元,加州理工學院希望與制造商合作生產手持版本用于移動監控,可用于戰場上的瘧疾和毒氣識別。

這個設備同時也可以植入人體,用于監控血液循環幫助減緩癌癥和其他疾病的蔓延。

這個設備的研發人員,加州理工學院工程教授Changhuei Yang認為基于針孔成像,微流體通道,亞微粒尺度蝕刻和圖像處理算法,這個設備可以取代傳統的光學調焦顯微鏡。

這個設備基于一個CCD傳感器,頂上有一層金屬膜,每隔5微米有一條蝕刻的亞微粒孔,每個孔就和傳感器上的像素陣列對應,在孔線對角線的上方用透明材料蝕刻微流體的通道,采樣通過這個通道流動,或者是通過自身重力或者是通過小的電壓,整個陣列由日光驅動照明。

當采樣經過這些孔的時候,液體內部逐漸增多的物體將會連續阻擋孔內的光線,就可以產生一系列的部分圖像與CCD記錄的相對應,這些圖像與針孔成像的圖像類似,盡管如此,由于這些孔是沿對角線經過微流體通道,每一個會捕捉物體成像的不同部分,就可以通過芯片內部一定的算法合成為一幅完整的圖像。

成像后的圖像顯示后用于識別。

加州理工學院的研發人員表示數以千計的光流體顯微鏡都可以在一個CCD上集成,每一個對應使用不同的像素行,這樣就可以同時采集圖像和分析。

對這種顯微鏡芯片研究進行資助的是國防部高級項目機構,加州理工學院光流體集成中心,Wallace Coulter基金,國家科學基金以及國家健康學會。