完全3Dプリント顕微鏡を世界で初めて3時間未満で作製

February, 20, 2025, Glasgow--ストラスクライド大学(University of Strathclyde)の科学者たちは、世界初の完全3Dプリント顕微鏡を3時間未満で、従来のデバイスコストの数分の一、50ポンド未満で作成した。

ウェブサイトOpenFlexureから公開されているデザインを使用して、科学者たちは低コストで入手しやすい3Dプリンタを使用して、顕微鏡のフレームと自分たちで設計した透明なプラスチックレンズを製作した。

顕微鏡は、市販のカメラとライトを追加することで完成し、デバイス全体をRaspberry Piコンピュータプロセッサで制御した。

システムのイメージング性能をテストするために、科学者たちは標準的なテストサンプル(染色された血液塗抹標本とマウス腎臓の染色された薄い切片)を使用した。顕微鏡は細胞内分解能を示し、腎臓サンプル中の個々の赤血球と詳細な構造を明確にイメージングした。

アクセスの一般化
ストラスクライド薬学・生物医学研究所のGail McConnell教授とともにこの装置を作成したポスドク研究員のDr.Liam Rooneyは、「3時間以内に、インターネット上で自由に利用できるデザインを、完全に機能する光学顕微鏡に変えることができる。

これにより、アクセスの普及、ラピッドプロトタイピング、顕微鏡や光学系のオーダーメイド設計への扉が開かれる。これは、従来の顕微鏡の数分の一のコストで実現可能である」とコメントしている。

顕微鏡は、スペクトルの下端にある倍率2.9倍の単一レンズを使用するが、その分解能、つまり基本的にサンプルをどれだけ鮮明に見ることができるかが、診断目的で最も重要である。従来の診断用顕微鏡は、通常、10,000ポンド～15,000ポンドのコストがかかる。

重要な要素
この顕微鏡の重要な要素はプラスチック製の3Dレンズで、McConnell教授とDr.Rooneyは、世界中の同僚と3年間にわたって完成させてきた。

研究チームの装置のフレームは作られており、すでに低所得者層向けの画像診断に使用されているが、これと3Dプリントレンズ(各11ペンス)のユニークな組み合わせにより、顕微鏡はより身近で、より安価に、より迅速に製造できるようになった。

この点に到達するための重要なステップは、レンズの形状を確実に制御し、3Dプリンタがプラスチックの層を次々と追加して構造を構築する際に発生する「ステッピングアーティファクト」を取り除くことだった。

研究チームは、Journal of Microscopy誌に論文として投稿し、現在、査読後の出版に先立ち、プレプリントが行われている。