Stanfordova univerzita tento rok pošle do celého světa netradiční balíčky. Celkem 130 zemí obdrží tisíce nastříhaných čtvrtek papíru. Nejedná se o pokus o největší hromadné skládání origami. Vědci chtějí zjistit, k čemu všemu je dobrý jejich nový vynález - jednoduchý skládací mikroskop Foldscope.
„Vypadá jako list papíru,“ říká Manu Pakash, bioinženýr ze Stanfordovy univerzity. A také to je list papíru, jen trochu zpevněný a potažený jemnou vrstvičkou plastu. Na něj je speciální tiskárnou natištěný jednoduchý optický prvek: „Můžete si to představit jako maličkou kapičku lepidla, jen je to lepidlo, které má skvělé optické vlastnosti.“
Pakash a jeho tým publikovali studii týkající se jejich superlevného mikroskopu v otevřeném vědeckém časopise PLoS One v červenci 2014, mikroskop ale představili už v březnu:
Levný nerozbitný mikroskop do celého světa
Vědci byli překvapeni, jak přesné je skládání mikroskopu různými lidmi. Odchylky nepřesáhly tloušťku papíru a na ostrost mikroskopu prakticky neměly vliv.
Vzhledem k tomu, že cílovou skupinou uživatelů mikroskopu byli například lékaři a studenti v zemích třetího světa, byla klíčová nejen cena, ale také odolnost. Výsledný mikroskop váží jen několik gramů, je ohebný, skladný a téměř nerozbitný. Přežije pád ze třetího patra i zašlápnutí podrážkou boty, což demonstruje i video přiložené k publikované studii.
Překvapením pro Prakeshe a jeho tým bylo také to, jak přesně dokážou lidé skládat papír. Přestože běžné mikroskopy jsou vyráběny s až mikrometrovou přesností v továrnách, skládací „hračka“ se jim v mnohém přiblíží.
- Rozlišení mikroskopu: 800 nm (u levnějších čoček přes 1 µm)
Mikroskop lze využít v lékařství pro základní analýzu, například tkáně nebo bakterií. Policie zase může použít mikroskop pro zběžné šetření, technici pak třeba k prozkoumání daného materiálu přímo na místě.
Co se ceny týče, jsou náklady stlačeny opravdu na minimum. Nejlevnější varianta přijde při masové výrobě na asi půl dolaru. S dražší čočkou (vyšší zvětšení) pak cena dosáhne necelého dolaru.
Ukázky obrázků získaných z mikroskopu: (A) Giardia lamblia (2,180X), (B) Leishmania donovani (1,450X), (C) Trypanosoma cruzi (1,450X), (D) Escherichia coli (1,450X), (E) Bacillus cereus (1,450X), (F) Schistosoma haematobium (140X), a (G) Dirofilaria immitis (140X). (H) svaly na nohou a (I) skeletu berušky(rod Coccinella). (J) Svaly mravence (rod Solenopsis) naložené ve formaldehydu.
| Součástka | Cena v dolarech | v korunách (cca) |
|---|---|---|
| 1. Polymerová mikrooptika | 10 centů | 2 Kč |
| 2. Papírové závěrky | 5 centů | 1 Kč |
| 3. Polymerový filtr | 5 centů | 1 Kč |
| 4. Tištěná čočka | 5 centrů | 1 Kč |
| 5. Tištěná dioda (LED) | 15 centů | 3 Kč |
| 6. Papírové úchytky | 5 centů | 1 Kč |
| 7. Baterka do hodinek | 5 centů | 1 Kč |
| Celkem nejlevnější varianta | 50 centů | 10 Kč |
| Dražší varianta | 97 centů | 20 Kč |
Přehled součástek mikroskopu. (Ceny uváděné na stránkách a v PLoS článku se nepatrně liší, levnější varianta v naší tabulce pochází z oficiálních stránek, dražší z PLoS, pozn. red.).
Baterka z hodinek slouží k rozsvícení diody (LED) a používá se v některých konfiguracích - vzorek je pak „prosvícen“ a lze tak například lépe sledovat buněčnou strukturu nebo bakterie. Pro základní provoz mikroskopu ale není baterka potřeba. Foldscope můžete taky jen vzít, přiložit k oku a začít zkoumat. (Příklad konfigurací mikroskopu v článku na PLoS One, Fig. 2).
Výzkumníci předpokládají, že mikroskopy najdou použití v nemocnicích, školách, univerzitách i v „občanské vědě a vzdělávání“. Zároveň ale vědí, že nejdůležitější mohou být ta využití, se kterými přijdou sami uživatelé. Proto nyní pracují na výrobě padesáti tisíc skládacích mikroskopů, které rozešlou do 130 zemí světa. „A pak uvidíme, co se stane,“ těší se Prakash.
Použití mikroskopu je jednoduché, stačí přiložit oko, chvíli si hrát s umístěním a výsledkem je ostrý obraz až 2000X zvětšený.
Nejde o první pokus, jak zlevnit mikroskop a přiblížit jej tak širším masám nejen v západním světě. V roce 2008 kalifornští vědci sestavili mikroskop za necelých deset dolarů (článek na Nature.com z roku 2009) na principu mikroskopických štěrbin. V roce 2011 zase vědci z Univerzity v Kalifornii, podobně jako Foldscope s využitím miniaturní čočky, vytvořili nadstavbu mobilního telefonu, která mohla plnit úlohu mikroskopu. Ten měl ale rozlišení „pouze“ 1,5 mikrometru. Foldscope je nejen výrazně levnější, ale také téměř dvakrát podrobnější.
Skládání mikroskopu zabere jen několik minut (zrychlené video):
„Na světě je více než miliarda lidí, kteří čekají na testy, zda jsou nakaženi malárií,“ říká Manu Prakash ve své TED přednášce. A čekají měsíce. Někteří se nedočkají. To vše protože současné mikroskopy nejsou v zemích třetího světa dostupné. „Když moji studenti projeli Indii a další země, zjistili, že mikroskopy, které sem někdo daroval, jsou často buď rozbité, nebo ani nikdo neví, jak je zapnout.“ Jejich skládací mikroskop proto musí odolat nejen tvrdým podmínkám, ale také musí být snadno použitelný.
Ostrost snímků je překvapující, stejně tak snadnost použití s fotoaparátem nebo v různých konfiguracích (fluorescentní látky, stereo pohled apod.). Kromě evidentního využití lékaři k diagnóze nemocí v terénu lze předpokládat, že najde své využití i při osvětě a popularizaci vědy. V západním světě to bude přinejmenším výborná hračka pro děti i dospělé. V Africe nebo Indii pak tohle origami může zachraňovat životy.
- Aktualizace 12:26: Doplnili jsme video a citát M. Prakashe.
- Aktualizace 12:58: Doplněna poznámka k funkci baterie a LED.
- Aktualizace a14:22: Opravili a upřesnili jsme údaje o rozlišení.
