SONY DSC Foto: Sung1.jpgBildetekst: En smarttelefon utstyrt med klistrelisnse fra forskere ved University of Huston. (Foto: Wei-Chuan Shih NanoBioPhotonics Group) (Bilde: Wei-Chuan Shih NanoBioPhotonics Group))

MOBILKAMERA SOM MIKROSKOP

Billig klistrelinse gjør at mobilkamera kan måle seg med utstyr til 50.000 kroner

Enkelt innsyn i den delen av verden som måles i mikro- og nanometer, er ikke lenger forbeholdt folk med stort og dyrt utstyr. Ved å bruke smarttelefonen kan hver og en traske ut med mikroskopet i lomma.

Flere ulike løsninger er under utvikling. En enkel klistrelinse som koster under én krone å produsere, kan få en lus til å se ut som en panservogn.

En mer avansert innretning som festes til smarttelefonen, gjør det mulig å se DNA-molekyler. Den vil koste rundt 3000 kroner å kjøpe.

120 ganger

– Smarttelefonen og nettbrettet er fantastiske vitenskapelige plattformer, noe forskere så vidt har begynt å forstå, sier Yulung Sung, doktorgradsstudent ved University of Houston i USA.

Han er førsteforfatter på artikkelen som presenterer den enkle klistrelinsen i tidsskriftet Journal of Biomedical Optics.

Linsen fester seg på glasset til mobilkameraet uten noe annet tilbehør, og den skal være lett å ta av og på. Artikkelen dokumenterer en brennvidde på 5,6 millimeter og en oppløsning på én mikrometer med 120 ganger optisk forstørrelse.

Oppløsning i denne sammenhengen er den korteste avstanden mellom to punkter som likevel sees som separate enheter. Til sammenligning kan en hårsbredd være ned mot 17 mikrometer.

Les også: Denne gir deg skikkelig gode bilder på mobilen

SONY DSC
Bildetekst: Klistrelinser lages ved hjelp av en printeprosess. Dråpene stivner på det varme underlaget. Wei-Chuan Shih NanoBioPhotonics Group)

Printet

Klistrelinsen lages av dimetylpolysiloksan, en type silikon med seig, honningaktig konsistens. Prosessen minner om printing med blekkskrivere, som skyter blekkdråper på papir.

Dråper slippes ned på en oppvarmet overflate, hvor de stivner. Linsens form og dermed egenskaper kan varieres ved å kontrollere dråpevolum og temperaturen på den oppvarmede overflaten.

Forskergruppen i Houston ser for seg en lang rekke bruksområder for den lille klistrelinsen – fra forskning og medisinsk diagnostikk til klasseromsundervisning, eller bare ren og skjær moro.

Nylig hadde de oppe et Kickstarter-prosjekt kalt «Dotlens» for mikrofinansiering, og de fikk inn langt over finansieringsmålet på 5.000 dollar. Men etter at flommen i Texas nylig oversvømte produksjonslokalet deres, har de bestemt seg for å utsette prosjektet til de er på beina igjen. 

– Dette er en linse som forstørrer omtrent som et vanlig patologimikroskop i prisklasse rundt 50.000 kroner, kommenterer Siemen Gylterud Owe, produktspesialist i mikroskopi ved Ortomedic, et selskap som selger mikroskoper fra Leica.

Han er ikke spesielt redd for at de etablerte mikroskopprodusentene skal tape markedsandeler.

– Dette åpner opp en hel verden som vi har kjent lenge, men som sikkert mange flere vil sette stor pris på å få innblikk i. Vi tenker at dette vil øke interessen for mikroskopi, og heller styrke enn å ødelegge markedet vårt, sier Owe.

Les også: Kameraet kan spare deg for hundretusener - slik får du det på mobilen

Foto: Sung3.jpgBildetekst: Et tynt tverrsnitt av en menneskelig hårsekk på et mikroskopglass er undersøkt med ulike metoder. De første fire bildene (a-c) er tatt med et tradisjonelt mikroskop som heter Olympus IX-70. Forstørrelsen er henholdsvis 40, 100 og 200 ganger. Det fjerde bildet (d) er tatt med smarttelefonen Nokia Lumia 520 med klistrelinse. Bilderekka under (d-g) viser de respektive forstørrede regionene. (Foto: Wei-Chuan Shih NanoBioPhotonics Group)
Et tynt tverrsnitt av en menneskelig hårsekk på et mikroskopglass er undersøkt med ulike metoder. De første fire bildene (a-c) er tatt med et tradisjonelt mikroskop som heter Olympus IX-70. Forstørrelsen er henholdsvis 40, 100 og 200 ganger. Det fjerde bildet (d) er tatt med smarttelefonen Nokia Lumia 520 med klistrelinse. Bilderekka under (d-g) viser de respektive forstørrede regionene. Wei-Chuan Shih NanoBioPhotonics Group)

Lys og preparering

Smarttelefonene kan uansett ikke konkurrere med de mest avanserte mikroskopene han jobber med, som koster opp til 10 millioner kroner.

– Til en del bruksområder vil nok slike klistrelinser være bra nok, men så har vi de som trenger det aller beste, sier Owe.

Han understreker dessuten at det er noen utfordringer ved kun å bruke mobiltelefonen og en klistrelinse – for eksempel når det gjelder belysning.

– Stor forstørrelse krever ofte mye lys. Dagslys kan være nok, men det gir ingen kontroll med lyset. Dagens mikroskoper har også optikk på undersiden – i en kondenser som fokuserer lyset gjennom prøven og gir bedre oppløsning, sier Owe.

– Stor forstørrelse krever ofte mye lys. Dagslys kan være nok, men det gir ingen kontroll med lyset. Dagens mikroskoper har også optikk på undersiden – i en kondenser som fokuserer lyset gjennom prøven og gir bedre oppløsning, sier Owe.– Dette er en linse som forstørrer omtrent som et vanlig patologimikroskop i prisklasse rundt 50.000 kroner, kommenterer Simen Gylterud Owe, produktspesialist i mikroskopi ved Ortomedic, et selskap som selger mikroskoper fra Leica. Privat

Han minner også om at en stor del av jobben, for eksempel på patologiavdelingen, er å preparere prøvene som skal studeres i mikroskop.

– Patologene skjærer vevet i skiver på ned til 4–5 mikrometer i tykkelse, og til det trengs spesialutstyr som koster mer enn en smarttelefon. I tillegg bruker de kjemi for å farge prøvene, sier han.

Les også: Denne kamera-dronen følger etter deg over alt

Gode brikker

Bildebrikkene på smarttelefonene blir stadig bedre, og Owe forklarer at løsninger som tar disse i bruk har en stor fordel, fordi bildebrikkene er en kostbar del av dagens små, digitale mikroskoper.

– Smarttelefonenes brikker er små, har mange piksler og relativt god lysfølsomhet. De skiller seg litt fra vitenskapelige kameraer, blant annet fordi de kan ha flere døde piksler. Om kameraet interpolerer for dette, har man ikke den samme kontrollen med det som kommer ut, sier produktspesialisten.

Professor Aydogan Ozcan ved University of California, Los Angeles (UCLA), har jobbet med mikroskopi for smarttelefoner i flere år, og tror ikke støy og døde piksler er noe problem.

– I eksperimenter har vi demonstrert at med CMOS-brikker fra smarttelefoner, kan du se enkeltvise DNA-molekyler uten å bli påvirket av døde piksler eller støy som er innebygd i sensoren, sier han.

Ozcan-gruppen har også dokumentert at en sertifisert patolog stilte brystkreftdiagnose med smarttelefonmikroskopi, og oppnådde 99 prosent presisjon sammenlignet med et tradisjonelt mikroskop.

Her snakker vi ikke om de aller enkleste formene for mikroskopi med smarttelefon. Innretningen som gjør mobilen i stand til å se DNA-molekyler – som er to nanometer i bredden – tar for eksempel i bruk fluorescens.

Det vil si at en lyskilde sender ultrafiolett stråling, fiolett og til dels blått lys som gjør objektet som studeres selvlysende.

Les også: Norsk 3D-kamera kan bli det første til å filme i 360 grader

Foto: Lee1.jpgBildetekst: Flere forskergrupper har jobbet med å lage klistrelinser av det samme materialet. Her ser vi noen som er laget ved å la dråper henge og stivne. Forskeren i bakgrunnen er Steve Lee ved Australian National University. (Foto: Stuart Hay)
Bildetekst: Flere forskergrupper har jobbet med å lage klistrelinser av det samme materialet. Her ser vi noen som er laget ved å la dråper henge og stivne. Forskeren i bakgrunnen er Steve Lee ved Australian National University. Stuart Hay/ANU Photography

Mikro-internett

– Demokratiseringen av avansert mikroskopi, sensor- og diagnoseverktøy, vil føre til grunnleggende endringer i måten den generelle befolkningen forholder seg til forskning på. Vanlige folk kan gjøre skikkelige eksperimenter, sier Ozcan.

Han er også opptatt av at denne typen utstyr kan nå ut til steder hvor det ellers ikke er tilgang til avanserte mikroskoper – enten det dreier seg om leger som vil stille diagnoser i fattige deler av verden, eller forskere som vil undersøke prøver på mer avsidesliggende steder.

Når mengden mikroskopbilder øker og havner på nettet, ser han for seg at det oppstår et eget mikro-internett.

– Tenk deg for eksempel et grensesnitt av typen Google Maps, som kan vise deg kart over hvordan ulike mikrober og virus blir avbildet eller registrert med mobile mikroskoper. Det kan brukes til å evaluere risikofaktoren for smitte som en funksjon av tid og rom, sier han.

Les også: Nytt Apple-patent kan gi iPhone 7 superkamera