莱布尼兹研究人员开发了可访问的模块化3D打印'CR2'显微镜

莱布尼兹光子技术学院（IPHT）的科学家设计了一种低成本的3D打印显微镜，可以对其进行定制以满足每个用户的需求。 

“ U2”围绕模块化的可打印立方体构建，学者们可以在其上安装透镜，LED和照相机部件的组合，以适合其特定的研究领域。该团队将其设计发布在GitHub上后，现在希望采用者可以利用其工具包的功能，并继续改善复杂科学研究的可访问性。 

莱布尼兹-IPHT的博士生本尼迪克特·迪德里奇（Benedict Diederich）说：“我们希望使现代显微镜技术对广大公众开放。” “这种自行构建的教学方法具有巨大的潜力，尤其是在大流行期间，当时在家中使用教材的机会受到严重限制。”

研究人员的模块化设备已被证明能够内置在正常工作的工作台中。图片来自《自然通讯》杂志。

开源显微镜的好处 

近年来，随着现代生物学研究对显微镜所要求的功能列表不断增长，其价格也在不断增长。维护这种复杂的设备还需要大量的培训，而这两个问题都导致尖端的成像技术仅限于专业实验室。 

尽管市场上有更多定制的替代方案，但它们也可能成本高昂，并且难以修改或更改。此外，ISO和皇家显微镜协会（RMS）认证可能确保了这些设备的高标准，但科学家声称，他们也扼杀了任何潜在的设计创新。 

为了解决这个问题，该团队提出了“开放标准”的理由，该标准允许开发能够简单快速配置的设备。受到易用的μCube和火烈鸟显微镜套件的启发，莱布尼兹的科学家们现在已经设计了自己的设备，其价格在100到400欧元之间。 

CR2具有磁性底板，允许用户添加各种附件以适合他们的研究领域。图片来自《自然通讯》杂志。

设计打印和应用CR2 

该团队的模块化立方体作为其设备的中心，被3D打印到底座和盖子上，以便尽可能轻松地添加插件。然后，将一个钕磁球磁铁网格添加到显微镜的基板上，使其可以用作安装点，并可以沿任何给定方向旋转。 

一旦设计了基础，团队便继续为其开发一系列光学附件，并通过免费的MDK文件在线提供这些附件。通过初步测试，科学家们还发现可以通过各种移动设备无线控制灯光设置和聚焦机制，从而证明了其兼容性。 

基于在研究者柏林自由大学都因为采用了他们的病原体研究性学习，在那里它被证明能够在孵化器观察活细胞内的UC2。据帮助制造显微镜的Diederich称，该设备还显示出优于其商业竞争对手的实际优势。 

莱布尼兹团队现已在美国，英国，德国和挪威部署了他们的设备。图片来自《自然通讯》杂志。

Diederich说：“可用于在更长的时间内检查病原体的商业显微镜的成本比我们的UC2装置贵数百倍或数千倍。” “您几乎无法将它们带入受污染的实验室，因为无法轻松清洁它们，因此您可能无法从中删除它们。”

在其他地方，在耶拿大学医院的一项研究中，UC2还帮助研究人员更好地了解了免疫系统如何对抗某些病毒。因此，莱布尼兹（Leibniz）小组得出结论，他们的设备非常适合于辅助生物研究，但他们希望将来也将其用作教学工具。 

为了使他们的显微镜更容易接近，科学家们现在开发了一个名为“ The Box”的工具箱，该工具箱已在美国，英国和挪威的学校中进行了研究。“这些组件可以组合在一起构成投影仪或望远镜；您可以建立光谱仪或智能手机显微镜，” Box的设计师BarboraMaršíková说。  

“我们甚至将UC2与我们的智能手机结合在一起，”在她的学校测试套件的艾米莉亚·沃尔瑟（Emilia Walther）补充说。“这使我们能够在没有任何主要光学知识的情况下经济高效地构建自己的荧光显微镜，并开发出一种比较简单的方法来检测化妆品中的塑料颗粒。”

使用添加剂开发高级光学 

尽管Leibniz团队的模块化设计与许多商用显微镜不同，但3D打印本身已被用于以各种方式优化光学设备。 

巴斯大学的一个团队已经为3D可打印“实验室级”显微镜开发了开源设计，其成本低至18美元。“开放式弯曲”具有多种先进功能，例如电动样品定位，聚焦控制和精确的机械平台。 

其他研究人员，例如康涅狄格大学的研究人员，已经使用3D打印技术创建了超高分辨率显微镜。该团队最终能够制造出提供3D图像的设备，其分辨率是传统数字全息显微镜（DHM）系统的两倍。 

在其他地方，RMIT大学的科学家试图通过3D打印夹式智能手机显微镜来最大化显微镜的可及性。该过滤器使用户能够查看尺寸小于1/200毫米的物体的详细信息，有可能使其成为即时诊断工具的理想之选。