La fila superior muestra un folículo capilar y piel humana a través de un microscopio a distintas resoluciones -a) 40, b) 100 y c) 200- y a través de un smartphone con la lente de bajo coste (d). La fila de abajo son las imágenes ampliadas. Fuente: Universidad de Houston.
Investigadores de la Universidad de Houston (Texas, EE.UU.) han creado una lente óptica que puede colocarse en un teléfono de bajo coste para ampliar imágenes 120 veces, por sólo 3 centavos de dólar la lente.
Wei-Chuan Shih, profesor ayudante de ingeniería eléctrica e informática en la UH, dice en la información de la universidad que el objetivo puede funcionar como un microscopio, y el coste y la facilidad de su uso -se conecta directamente a la cámara del smartphone, sin usar ningún dispositivo adicional- lo hacen ideal para su uso por parte de estudiantes.
También podría tener aplicaciones clínicas, permitiendo a las que son pequeñas o están aisladas compartir imágenes con especialistas ubicados en otros lugares, dice.
En un artículo publicado en el Journal of Biomedical Optics, Shih y tres estudiantes de posgrado describen cómo produjeron las lentes y examinan la calidad de imagen.
La lente está hecha de polidimetilsiloxano (PDMS), un polímero con la consistencia de la miel, que se hace caer precisamente sobre una superficie precalentada para ser tratado. La curvatura de la lente -y por lo tanto, la ampliación- depende de cuánto tiempo y a qué temperatura se calienta el PDMS, explica el doctorando Yu-Lung Sung, primer autor del artículo.
Las lentes resultantes son flexibles, similares a una lente de contacto blanda, aunque son más gruesas y ligeramente más pequeñas.
"Nuestra lente puede transformar una cámara de smartphone en un microscopio con sólo conectar la lente sin ningún aditamento o mecanismo de apoyo", escriben los investigadores. "La adhesión fuerte, pero no permanente, entre el PDMS y el vidrio permite que la lente puede separarse fácilmente después de su uso. Se ha conseguido una resolución de imagen de 1 micrómetro con un aumento óptico de 120X".
Las lentes convencionales se producen por pulido mecánico o moldeo por inyección de materiales tales como vidrio o plástico. Hay lentes líquidas, también, pero las que no están tratadas requieren un sistema especial para permanecer estables. Otros tipos de lentes líquidas requieren un dispositivo adicional para adherirse al smartphone.
Esta lente se conecta directamente a la lente de la cámara del teléfono y permanece unida a ella, afirma Sung.
Para el estudio, los investigadores capturaron imágenes de un folículo de piel de cabello humano tanto con el sistema de teléfono inteligente-PDMS como con un microscopio Olympus IX-70. Con un aumento de 120, la lente del teléfono inteligente era comparable con el microscopio Olympus con un aumento de 100, y la ampliación digital basada en software podría mejorarlo aún más.
Wei-Chuan Shih, profesor ayudante de ingeniería eléctrica e informática en la UH, dice en la información de la universidad que el objetivo puede funcionar como un microscopio, y el coste y la facilidad de su uso -se conecta directamente a la cámara del smartphone, sin usar ningún dispositivo adicional- lo hacen ideal para su uso por parte de estudiantes.
También podría tener aplicaciones clínicas, permitiendo a las que son pequeñas o están aisladas compartir imágenes con especialistas ubicados en otros lugares, dice.
En un artículo publicado en el Journal of Biomedical Optics, Shih y tres estudiantes de posgrado describen cómo produjeron las lentes y examinan la calidad de imagen.
La lente está hecha de polidimetilsiloxano (PDMS), un polímero con la consistencia de la miel, que se hace caer precisamente sobre una superficie precalentada para ser tratado. La curvatura de la lente -y por lo tanto, la ampliación- depende de cuánto tiempo y a qué temperatura se calienta el PDMS, explica el doctorando Yu-Lung Sung, primer autor del artículo.
Las lentes resultantes son flexibles, similares a una lente de contacto blanda, aunque son más gruesas y ligeramente más pequeñas.
"Nuestra lente puede transformar una cámara de smartphone en un microscopio con sólo conectar la lente sin ningún aditamento o mecanismo de apoyo", escriben los investigadores. "La adhesión fuerte, pero no permanente, entre el PDMS y el vidrio permite que la lente puede separarse fácilmente después de su uso. Se ha conseguido una resolución de imagen de 1 micrómetro con un aumento óptico de 120X".
Las lentes convencionales se producen por pulido mecánico o moldeo por inyección de materiales tales como vidrio o plástico. Hay lentes líquidas, también, pero las que no están tratadas requieren un sistema especial para permanecer estables. Otros tipos de lentes líquidas requieren un dispositivo adicional para adherirse al smartphone.
Esta lente se conecta directamente a la lente de la cámara del teléfono y permanece unida a ella, afirma Sung.
Para el estudio, los investigadores capturaron imágenes de un folículo de piel de cabello humano tanto con el sistema de teléfono inteligente-PDMS como con un microscopio Olympus IX-70. Con un aumento de 120, la lente del teléfono inteligente era comparable con el microscopio Olympus con un aumento de 100, y la ampliación digital basada en software podría mejorarlo aún más.
La idea
Shih también pertenece al Departamento de Ingeniería Biomédica y al Departamento de Química. Su equipo interdisciplinar se centra en nanobiofotónica y nanofluidos, persiguiendo descubrimientos en imágenes y detección, incluyendo trabajos para mejorar el diagnóstico médico y la seguridad ambiental.
Sung explica que estaba usando PDMS para construir dispositivos de microfluidos y mientras trabajaba con una placa de laboratorio, se dio cuenta del material cambiaba en contacto con la superficie caliente. Intrigado, decidió intentar hacer una lente.
"La puse en mi teléfono, y resulta que funciona", dice. Sung usa un Nokia Lumia 520, por lo que el sistema cuesta 20 dólares del móvil y 1 centavo de la lente.
Ese centavo cubre el coste del material; él y Shih estiman que costará alrededor de 3 centavos de dólar fabricar las lentes de forma masiva. Un microscopio convencional de calidad, para investigación, puede costar 10.000 dólares. "Un microscopio es mucho más versátil, pero por supuesto, mucho más caro", dice Sung.
Su primer pensamiento sobre la lente era educativo -que sería una forma barata y práctica para que los estudiantes más jóvenes hicieran estudios de campo o trabajo en el aula. Debido a que la lente se conecta a un teléfono inteligente, es fácil compartir imágenes por correo electrónico o de texto, añade. Y debido a que los lentes son tan baratas, no sería un desastre que se perdieran o rompieran.
"Casi todo el mundo tiene un teléfono inteligente", dice Sung. "En lugar de utilizar un accesorio de 30 o 50 dólares que los estudiantes pueden utilizar una o dos veces, podrían usar esto."
A mano
Por ahora, los investigadores están produciendo las lentes a mano, usando un dispositivo construido a mano que funciona de manera similar a una impresora de inyección de tinta. Pero la producción de las lentes al por mayor requerirá financiación, y los estudiantes de posgrado inmersos en el proyecto han puesto en marcha una campaña de crowdfunding a través de Indiegogo, con la esperanza de 12,000 dólares para el equipo. Han conseguido 3.000 hasta el momento.
Mientras, han compartido las lentes con el Ministerio de Educación de Taiwán y con teachHOUSTON, un programa de preparación en matemáticas y ciencias de la UH.
Precedente
Un antiguo estudiante de la Universidad de Washington (Seattle, EE.UU.) desarrolló el año pasado un sistema similar, una lente blanda y flexible que se adhiere a la cámara de un dispositivo -smartphone o tableta- sin ningún tipo de adhesivo o pegamento y permite ver las cosas magnificadas docenas de veces en la pantalla.
Larson completó su licenciatura en 2013 y formó su propia compañía con sede en Olympia (Washington). Su modelo consigue ampliar las imágenes 150 veces, pero cuesta 50 dólares.
Shih también pertenece al Departamento de Ingeniería Biomédica y al Departamento de Química. Su equipo interdisciplinar se centra en nanobiofotónica y nanofluidos, persiguiendo descubrimientos en imágenes y detección, incluyendo trabajos para mejorar el diagnóstico médico y la seguridad ambiental.
Sung explica que estaba usando PDMS para construir dispositivos de microfluidos y mientras trabajaba con una placa de laboratorio, se dio cuenta del material cambiaba en contacto con la superficie caliente. Intrigado, decidió intentar hacer una lente.
"La puse en mi teléfono, y resulta que funciona", dice. Sung usa un Nokia Lumia 520, por lo que el sistema cuesta 20 dólares del móvil y 1 centavo de la lente.
Ese centavo cubre el coste del material; él y Shih estiman que costará alrededor de 3 centavos de dólar fabricar las lentes de forma masiva. Un microscopio convencional de calidad, para investigación, puede costar 10.000 dólares. "Un microscopio es mucho más versátil, pero por supuesto, mucho más caro", dice Sung.
Su primer pensamiento sobre la lente era educativo -que sería una forma barata y práctica para que los estudiantes más jóvenes hicieran estudios de campo o trabajo en el aula. Debido a que la lente se conecta a un teléfono inteligente, es fácil compartir imágenes por correo electrónico o de texto, añade. Y debido a que los lentes son tan baratas, no sería un desastre que se perdieran o rompieran.
"Casi todo el mundo tiene un teléfono inteligente", dice Sung. "En lugar de utilizar un accesorio de 30 o 50 dólares que los estudiantes pueden utilizar una o dos veces, podrían usar esto."
A mano
Por ahora, los investigadores están produciendo las lentes a mano, usando un dispositivo construido a mano que funciona de manera similar a una impresora de inyección de tinta. Pero la producción de las lentes al por mayor requerirá financiación, y los estudiantes de posgrado inmersos en el proyecto han puesto en marcha una campaña de crowdfunding a través de Indiegogo, con la esperanza de 12,000 dólares para el equipo. Han conseguido 3.000 hasta el momento.
Mientras, han compartido las lentes con el Ministerio de Educación de Taiwán y con teachHOUSTON, un programa de preparación en matemáticas y ciencias de la UH.
Precedente
Un antiguo estudiante de la Universidad de Washington (Seattle, EE.UU.) desarrolló el año pasado un sistema similar, una lente blanda y flexible que se adhiere a la cámara de un dispositivo -smartphone o tableta- sin ningún tipo de adhesivo o pegamento y permite ver las cosas magnificadas docenas de veces en la pantalla.
Larson completó su licenciatura en 2013 y formó su propia compañía con sede en Olympia (Washington). Su modelo consigue ampliar las imágenes 150 veces, pero cuesta 50 dólares.
Referencia bibliográfica:
Yu-Lung Sung, Jenn Jeang, Chia-Hsiung Lee, Wei-Chuan Shih: Fabricating optical lenses by inkjet printing and heat-assistedin situcuring of polydimethylsiloxane for smartphone microscopy. Journal of Biomedical Optics (2015). DOI: 10.1117/1.JBO.20.4.047005.
Yu-Lung Sung, Jenn Jeang, Chia-Hsiung Lee, Wei-Chuan Shih: Fabricating optical lenses by inkjet printing and heat-assistedin situcuring of polydimethylsiloxane for smartphone microscopy. Journal of Biomedical Optics (2015). DOI: 10.1117/1.JBO.20.4.047005.