http://www.physorg.com/news136483092.html
July 28, 2008
加州理工的研究者透過他們所開發的超小型、高解析度顯微鏡，小到能放在指尖上，使科幻小說中的情節成真。這種「微小的顯微鏡（microscopic microscope）」運作時不需要透鏡，不過放大能力卻相當於一具頂級光學顯微鏡，可為了瘧疾來分析血液樣本，或是為了梨形鞭毛蟲（giardia）與其他病原體來分析水的供應，而且能以約 10 美元的價格大量生產。
"所有東西真的都很小巧 -- 它能放入一支手機內 -- 而且它只需要日光就能提供照明，這使得它在第三世界的應用上具有魅力，" Changhuei Yang（音譯：楊昌輝，譯註：被 Discover 雜誌選為十大美國年輕一代最聰明科學家）說，加州理工的電機工程與生物工程副教授，他與加州理工的同僚開發了這個裝置，封它為光流體顯微鏡（optofluidic microscope，OFM）。
這種新裝置將傳統的電腦晶片技術與微流體（microfluidics）相結合 -- 液體在難以置信的小尺度下沿著通道流動。一整個光流體顯微鏡晶片的大小約為 25 美分硬幣（quarter）的大小，然而，該裝置使物體成像的部份，卻只有 25 美分上，華盛頓的鼻子那麼大。
"我們的研究動機是這一項事實：顯微鏡約從 16 世紀時就已經存在，可是它們的基本設計卻沒多少改變，且已經被證明微型化過於昂貴。我們的新設計以不同的原理來運作，而且能讓我們廢除透鏡與龐大的光學元件，" Yang 說。
這款顯微鏡晶片的組裝相當簡單。一層金屬披覆在 CCD 感應器上（同樣的感應器被數位相機上）。接著，一列微小的孔洞，直徑不到 100 萬分之一公尺，被衝壓到（punched into）金屬上，間隔約 5 微米。每一個洞與感應器陣列上的每一個像素相符。一個微流體通道，透過它這種包含將被分析樣本的液體，被添加到金屬與感應器陣列上面。整個晶片則從上方被照亮，日光就足夠了。
當樣本被加入時，它會水平流經 -- 不是藉由樣本的重力就是被電荷所吸引 -- 金屬上的一列孔洞。當細胞或小型生物越過孔洞上方，接著又越過另一個孔洞時，物體會阻斷來自上方的光線通過並落入下方的感應器上。這產生一連串的影像，由光亮與陰影所構成，類似針孔相機的輸出。
Yang 現在與生技公司討論以大量製造這款晶片。這款晶片端看使用者的需求，能被整合到各種平台上。例如農村地區的保健工作者能攜帶便宜、小巧的型號來檢測個人是否有瘧疾，而可拋棄式的版本能帶入戰場中。"我們能在單一晶片上建造數百或數千個光流體顯微鏡，那能一次就讓許多生物被成像及分析，" Xiquan Cui（音譯：邱羲泉），此計畫的領導畢業生。
在未來，這種顯微鏡晶片能與植入人體的裝置整合。"一種可植入式顯微分析系統能自主篩檢在血液中循環的孤立惡性腫瘤細胞，因而能提供重要的診斷資訊並協助評估癌症的擴散，" Yang 說。
這篇論文將發表在 7/28 的 PNAS 早期線上版。
※ 相關報導：
＊ Lensless high-resolution on-chip optofluidic microscopes for Caenorhabditis elegans and cell imaging
http://www.pnas.org/content/105/31/10670.abstract
Xiquan Cui, Lap Man Lee, Xin Heng, Weiwei Zhong,＊ 隨機測量的妙用：只有『單一像素』的相機
Paul W. Sternberg, Demetri Psaltis, and Changhuei Yang
PNAS August 5, 2008 vol. 105 no. 31 10670-10675
Published online before print July 28, 2008,
doi: 10.1073/pnas.0804612105
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