Mikroskopi OpenFlexure

Mikroskopi OpenFlexure
Trup i bardhë mikroskopi i printuar në 3D me motorë hapësh gri dhe ingranazhe blu, i vendosur mbi një bazë të zezë me porta për një mikrokompjuter
Mikroskopi OpenFlexure V7-beta4
ZhvilluesiProjekti OpenFlexure (ekipi kryesor në Universitetin e Glasgout)
Licenca e hardueritCERN-OHL-S-2.0
Licenca e softueritGPL-3.0 (serveri)
PërmasatBrenda 15 × 15 × 20 cm
MasaRreth 500 g (konfigurimi me rezolucionin më të lartë, plotësisht i automatizuar)
Lëvizja e platformës12 × 12 × 4 mm
Hapi i lëvizjesDeri në 50 nm (z), 70 nm (x, y)
Faqja e internetitopenflexure.org

Mikroskopi OpenFlexure (anglisht: OpenFlexure Microscope) është një mikroskop laboratorik me burim të hapur, i printuar në 3D, me pozicionim të motorizuar të mostrës dhe kontroll të fokusit.[1][2] Ai përdor një platformë mekanike të ndërtuar nga elemente fleksibël plastikë dhe është projektuar në mënyrë që të prodhohet dhe të mirëmbahet në nivel lokal.[3]

Historia

Një platformë translacioni fleksibël njëpjesëshe e printuar në 3D për mikroskopi u përshkrua në vitin 2016 nga J. P. Sharkey, D. C. W. Foo, A. Kabla, J. J. Baumberg dhe R. W. Bowman.[4] Vetë mikroskopi u prezantua në një artikull shkencor të vitit 2020 në revistën Biomedical Optics Express, nga autorë të Universitetit të Bathit dhe Universitetit të Kembrixhit, së bashku me partnerë në Tanzani: Institutin e Shëndetit Ifakara (Ifakara Health Institute) dhe STICLab në Dar es Salaam.[5] Artikulli u pranua për shqyrtim më 12 dhjetor 2019 dhe u botua më 8 prill 2020.[6]

Projekti fillimisht ishte i bazuar kryesisht në Universitetin e Bathit dhe Universitetin e Kembrixhit; ekipi i tij kryesor i zhvillimit tani ndodhet në Universitetin e Glasgout.[7] Mikroskopi është ndërtuar dhe përdorur në më shumë se 50 vende.[8][9]

Dizajni

Hardware

Mekanizmi i pozicionimit është një dizajn me fleksurë që siguron lëvizje në 3 akse, me hapa të vegjël deri në 50 nm përgjatë boshtit z dhe 70 nm përgjatë boshteve x dhe y, si dhe me një rrugë lëvizjeje prej 12 × 12 × 4 mm.[10] Meqenëse skena përdor fleksura plastike, lëvizja e saj është e lirë nga fërkimi dhe dridhjet, dhe pjesa më e madhe e mikroskopit, përfshirë të gjitha pjesët me fleksura, printohet si një copë e vetme.[11] Mikroskopi futet brenda përmasave 15 × 15 × 20 cm dhe peshon rreth 500 g në konfigurimin e tij me rezolucionin më të lartë dhe plotësisht të automatizuar.[12] Ndërtimi plastik kufizon kapacitetin e tij mbajtës, ndaj nuk është i përshtatshëm për mostra shumë të mëdha ose të rënda.[13]

Mikrografi e qelizave të kuqe të gjakut në ngjyrë rozë të zbehtë mbi një sfond të çelët, me disa njolla parazitësh në ngjyrë blu të errët–vjollcë
Njollë e hollë gjaku me parazitë të malaries (trofozoit në formë unaze i Plasmodium falciparum) e fotografuar me një mikroskop OpenFlexure me objektiv zhytjeje në vaj 100×

Optika mund të ndryshohet, nga një lente kamere uebi (webcam) deri te një objektiv zhytjeje në vaj 100×.[14] Opsione të tjera përfshijnë ndriçimin me transmetim dhe reflektim, kontrastin e polarizimit dhe imazhin me epifluoreshencë.[15]

Pjesë indi e ngjyrosur me ngjyra rozë dhe vjollcë, që tregon gjëndra të dendura pranë një brezi muskuli të lëmuar
Imazh i përbërë i një mostre të stomakut të ngjyrosur me H&E, e mbledhur me një mikroskop OpenFlexure duke përdorur një objektiv 60×

Versioni me kosto më të ulët nuk ka motorë, përdor një kamerë uebi si sensor dhe optikë, dhe nuk ka mikrokompjuter. Kostoja e tij e vlerësuar është rreth 5 dollarë amerikanë për PLA-në, rreth 5 dollarë për kamerën e uebit dhe rreth 5 dollarë për pajisjet e zakonshme nëse blihen me shumicë, ose rreth 26 dollarë nëse blihen në paketa të vetme, pa përfshirë printerin 3D.[16]

Variantet

OpenFlexure Delta Stage është një dizajn i veçantë i printuar në 3D për studiuesit, që funksionon me të njëjtin softuer dhe është përdorur për mënyra imazhi që përfshijnë fushën e ndritshme, epifluoreshencën, fushën e errët, Rheinbergun dhe kontrastin diferencial të fazës.[17]

Software

Softueri i kontrollit ndahet në aplikacione klient dhe server, të cilat komunikojnë përmes një API-je web që përputhet me standardin W3C Web of Things.[18] Softueri i serverit ofron një server API dhe ndërfaqe web për mikroskopin.[19]

Prodhimi lokal

Deri në vitin 2020, më shumë se 100 mikroskopë ishin prodhuar në Tanzani dhe Kenia për aplikime arsimore, shkencore dhe klinike.[20][21] Vendet e prodhimit përfshijnë objektin e STICLab në Dar es Salaam dhe partnerin Tech for Trade në Nairobi, ndërsa dizajnet janë riprodhuar edhe në hapësira krijuesish (maker spaces) dhe laboratorë akademikë në vende si Peruja, Gjermania, Gana, Shtetet e Bashkuara dhe Mbretëria e Bashkuar.[22]

Licencimi

Dizajni i harduerit publikohet nën Licencën e Harduerit të Hapur të CERN-it, shumë reciproke, versioni 2.0 ose më i ri (CERN-OHL-S-2.0).[23] Softueri i serverit licencohet nën Licencën Publike të Përgjithshme GNU, versioni 3.[24] Projekti vetë nuk shet mikroskopë, por këtë e bëjnë disa kompani.[25]

Shiko edhe

  • Hardueri me burim të hapur
  • Foldscope

Referime

  1. ↑ Collins, Joel T.; etj. (8 prill 2020). "Robotic microscopy for everyone: the OpenFlexure microscope". Biomedical Optics Express (në anglisht). 11 (5): 2447–2460. doi:10.1364/BOE.385729. PMC 7249832. PMID 32499936. Here we present an open-source, 3D-printed, and fully-automated laboratory microscope, with motorised sample positioning and focus control.
  2. ↑ Wallace, John (5 maj 2020). "Laboratory-grade optical microscope can be 3D-printed for $19". Laser Focus World (në anglisht). Marrë më 4 tetor 2026. The OpenFlexure microscope is a fully automated, laboratory-grade instrument with motorized sample positioning and focus control
  3. ↑ Collins, Joel T.; etj. (8 prill 2020). "Robotic microscopy for everyone: the OpenFlexure microscope". Biomedical Optics Express (në anglisht). 11 (5): 2447–2460. doi:10.1364/BOE.385729. PMC 7249832. PMID 32499936. The OpenFlexure microscope has been designed to enable low-volume manufacturing and maintenance by local personnel, vastly increasing accessibility.
  4. ↑ Collins, Joel T.; etj. (8 prill 2020). "Robotic microscopy for everyone: the OpenFlexure microscope". Biomedical Optics Express (në anglisht). 11 (5): 2447–2460. doi:10.1364/BOE.385729. PMC 7249832. PMID 32499936. Sharkey J. P., Foo D. C., Kabla A., Baumberg J. J., Bowman R. W., "A one-piece 3D printed flexure translation stage for open-source microscopy," Rev. Sci. Instrum. 87(2), 025104 (2016).
  5. ↑ Collins, Joel T.; etj. (8 prill 2020). "Robotic microscopy for everyone: the OpenFlexure microscope". Biomedical Optics Express (në anglisht). 11 (5): 2447–2460. doi:10.1364/BOE.385729. PMC 7249832. PMID 32499936. Centre for Photonics and Photonic Materials, Department of Physics, University of Bath, UK 2 Ifakara Health Institute, Ifakara, Tanzania 3 STICLab, Dar Es Salaam, Tanzania [...] 6 Nanophotonics Centre, Cavendish Laboratory, University of Cambridge, UK
  6. ↑ Collins, Joel T.; etj. (8 prill 2020). "Robotic microscopy for everyone: the OpenFlexure microscope". Biomedical Optics Express (në anglisht). 11 (5): 2447–2460. doi:10.1364/BOE.385729. PMC 7249832. PMID 32499936. Biomed Opt Express. 2020 Apr 8;11(5):2447–2460. [...] Received 2019 Dec 12; Revised 2020 Mar 6; Accepted 2020 Mar 9
  7. ↑ "About the OpenFlexure Project". OpenFlexure (në anglisht). Marrë më 3 tetor 2026. Once based primarily at the University of Bath and University of Cambridge, the project has spread. [...] As an academic project, the core development team is now based at the University of Glasgow.
  8. ↑ "About the OpenFlexure Project". OpenFlexure (në anglisht). Marrë më 3 tetor 2026. Used in over 50 countries and every continent, the project aims to enable Microscopy for Everyone .
  9. ↑ Paul, Andrew (13 janar 2025). "The world's first 3D-printed microscope costs only $60 to build". Popular Science (në anglisht). Marrë më 4 tetor 2026. OpenFlexure microscopes have been assembled in over 50 countries around the world, as well as at laboratories in Antarctica.
  10. ↑ Collins, Joel T.; etj. (8 prill 2020). "Robotic microscopy for everyone: the OpenFlexure microscope". Biomedical Optics Express (në anglisht). 11 (5): 2447–2460. doi:10.1364/BOE.385729. PMC 7249832. PMID 32499936. This mechanism provides 3-axis positioning with step sizes as low as 50 nm in the z axis, and 70 nm in x and y . The range of mechanical motion is smaller than traditional mechanical stages, with 12 × 12 × 4 mm travel
  11. ↑ "Introduction to the OpenFlexure Microscope". OpenFlexure (në anglisht). Marrë më 3 tetor 2026. This design for a 3D printed microscope stage uses plastic flexures, meaning its motion is free from friction and vibration. [...] most of the microscope (including all the parts with flexures) prints as a single piece.
  12. ↑ Collins, Joel T.; etj. (8 prill 2020). "Robotic microscopy for everyone: the OpenFlexure microscope". Biomedical Optics Express (në anglisht). 11 (5): 2447–2460. doi:10.1364/BOE.385729. PMC 7249832. PMID 32499936. The microscope is both compact, fitting within a 15 cm × 15 cm × 20 cm volume, and lightweight at ≈ 500 g in its highest resolution, fully automated configuration.
  13. ↑ Collins, Joel T.; etj. (8 prill 2020). "Robotic microscopy for everyone: the OpenFlexure microscope". Biomedical Optics Express (në anglisht). 11 (5): 2447–2460. doi:10.1364/BOE.385729. PMC 7249832. PMID 32499936. due to the primarily plastic construction, our design has a limited load capacity unsuitable for very large or heavy samples
  14. ↑ "OpenFlexure Microscope README". GitLab (në anglisht). OpenFlexure. Marrë më 3 tetor 2026. There are many different options for the optics, ranging from a webcam lens to a 100x, oil immersion objective.
  15. ↑ Collins, Joel T.; etj. (8 prill 2020). "Robotic microscopy for everyone: the OpenFlexure microscope". Biomedical Optics Express (në anglisht). 11 (5): 2447–2460. doi:10.1364/BOE.385729. PMC 7249832. PMID 32499936. The microscope is highly customisable, with a number of options readily available including trans- and epi- illumination, polarisation contrast imaging, and epi-florescence [sic] imaging.
  16. ↑ Collins, Joel T.; etj. (8 prill 2020). "Robotic microscopy for everyone: the OpenFlexure microscope". Biomedical Optics Express (në anglisht). 11 (5): 2447–2460. doi:10.1364/BOE.385729. PMC 7249832. PMID 32499936. Low-cost version No motors, cheap webcam as sensor and optics, no microcomputer. • PLA: ≈ $ 5 USD. • Low-cost webcam: ≈ $ 5 USD. • Common hardware: Bulk ≈ $ 5 USD, one-off ≈ $ 26 USD (see Table 1 ) [...] Likewise, the cost of 3D printers themselves are excluded.
  17. ↑ McDermott, Samuel; Ayazi, Filip; Collins, Joel; Knapper, Joe; Stirling, Julian; Bowman, Richard; Cicuta, Pietro (2021). "Multi-modal microscopy imaging with the OpenFlexure Delta Stage" (në anglisht). arXiv:2112.05804. Here we present the OpenFlexure Delta Stage, a 3D-printed microscope designed for researchers. Powered by the OpenFlexure software stack, it is capable of performing automated experiments. [...] The versatility of this microscope is demonstrated by imaging biological and non-biological samples (red blood cells with Plasmodium parasites and colloidal particles in brightfield, epi-fluorescence, darkfield, Rheinberg and differential phase contrast.{{cite arXiv}}: Mirëmbajtja CS1: Mungon klasa (lidhja)
  18. ↑ Collins, Joel T.; Knapper, Joe; Stirling, Julian; McDermott, Samuel; Bowman, Richard (2021). "Modern Microscopy with the Web of Things: The OpenFlexure Microscope Software Stack" (në anglisht). arXiv:2101.00933 [physics.ins-det]. We split the control code into client and server applications interfaced via a web API that conforms to the W3C Web of Things standard. This enables simple control of the microscope from multiple languages, provides a modern graphical control interface, and minimises duplicated code.
  19. ↑ "openflexure-microscope-server". GitLab (në anglisht). OpenFlexure. Marrë më 3 tetor 2026. API server and web interface for the OpenFlexure Microscope.
  20. ↑ Collins, Joel T.; etj. (8 prill 2020). "Robotic microscopy for everyone: the OpenFlexure microscope". Biomedical Optics Express (në anglisht). 11 (5): 2447–2460. doi:10.1364/BOE.385729. PMC 7249832. PMID 32499936. We have produced over 100 microscopes in Tanzania and Kenya for educational, scientific, and clinical applications
  21. ↑ Wallace, John (5 maj 2020). "Laboratory-grade optical microscope can be 3D-printed for $19". Laser Focus World (në anglisht). Marrë më 4 tetor 2026. To date, more than 100 OpenFlexure microscopes have been printed in Tanzania and Kenya
  22. ↑ Collins, Joel T.; etj. (8 prill 2020). "Robotic microscopy for everyone: the OpenFlexure microscope". Biomedical Optics Express (në anglisht). 11 (5): 2447–2460. doi:10.1364/BOE.385729. PMC 7249832. PMID 32499936. We have demonstrated the local production of microscopes for educational, scientific, and clinical applications at STICLab's facility in Dar es Salaam, and with our partners at Tech for Trade (Nairobi, Kenya). [...] The open-source [ 33 ] designs have been replicated in maker spaces and academic labs in numerous countries including in Peru, Germany, Ghana, the USA, and the UK.
  23. ↑ "OpenFlexure Microscope README". GitLab (në anglisht). OpenFlexure. Marrë më 3 tetor 2026. This project is open-source and is Released under the CERN Open Hardware License, strongly reciprocal, v2.0 or later (CERN-OHL-S-2.0)
  24. ↑ "LICENSE". GitLab (në anglisht). OpenFlexure. Marrë më 3 tetor 2026. GNU GENERAL PUBLIC LICENSE Version 3, 29 June 2007
  25. ↑ "OpenFlexure Microscope README". GitLab (në anglisht). OpenFlexure. Marrë më 3 tetor 2026. The OpenFlexure Project doesn't sell micrscopes [sic], but several companies do

Lidhje të jashtme

Wikimedia Commons ka materiale multimediale në lidhje me OpenFlexure Microscope.
This page is issued from Wikipedia. The text is available under Creative Commons Attribution-Share Alike 4.0 unless otherwise noted. Additional terms may apply for the media files.