研究人员发现了一种可以将针孔光学设备,微流体以及电荷藕合器件(以下称CCD)在一个芯片上组合成为可工作的显微镜设备,当今这些笨重、昂贵的显微镜设备有望变得更小,更便宜。

由加州理工学院的工程师们研发的光流体显微镜具有更小的体积,很容易集成在移动电话以及类似的手持设备上,只需要太阳能用于发光,同时量产后的价格只有10美元,加州理工学院希望与制造商合作生产手持版本用于移动监控,可用于战场上的疟疾和毒气识别。

这个设备同时也可以植入人体,用于监控血液循环帮助减缓癌症和其他疾病的蔓延。

这个设备的研发人员,加州理工学院工程教授Changhuei Yang认为基于针孔成像,微流体通道,亚微粒尺度蚀刻和图像处理算法,这个设备可以取代传统的光学调焦显微镜。

这个设备基于一个CCD传感器,顶上有一层金属膜,每隔5微米有一条蚀刻的亚微粒孔,每个孔就和传感器上的像素阵列对应,在孔线对角线的上方用透明材料蚀刻微流体的通道,采样通过这个通道流动,或者是通过自身重力或者是通过小的电压,整个阵列由日光驱动照明。

当采样经过这些孔的时候,液体内部逐渐增多的物体将会连续阻挡孔内的光线,就可以产生一系列的部分图像与CCD记录的相对应,这些图像与针孔成像的图像类似,尽管如此,由于这些孔是沿对角线经过微流体通道,每一个会捕捉物体成像的不同部分,就可以通过芯片内部一定的算法合成为一幅完整的图像。

成像后的图像显示后用于识别。

加州理工学院的研发人员表示数以千计的光流体显微镜都可以在一个CCD上集成,每一个对应使用不同的像素行,这样就可以同时采集图像和分析。

对这种显微镜芯片研究进行资助的是国防部高级项目机构,加州理工学院光流体集成中心,Wallace Coulter基金,国家科学基金以及国家健康学会。