Калифорнийские инженеры создали сверхминиатюрный микроскоп

Исследователи из Калифорнийского технологического института разработали сверхминиатюрный безлинзовый микроскоп с высоким разрешением. Его размер меньше десятицентовой монеты, а разрешающая способность сравнима с оптическими микроскопами и составляет от 0,9 до 0,8 микрометров. При серийном выпуске цена нового микроскопа будет не более десяти долларов за штуку. Статья с описанием нового изобретения опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences .
Новый микроскоп не требует дорогих и больших линз. Он сделан с помощью объединения двух технологий - сенсорного чипа, сделанного на основе КМОП-матрицы (CMOS, Complementary-symmetry/metal-oxide semiconductor – комплементарные транзисторы со структурой металл-оксид-полупроводник), покрытой сверху металлической оболочкой с множеством микроотверстий, и микрофлюидной технологии – направленного тока очень тонкого слоя жидкости. В совокупности все это дает новое направление в приборостроении, которое получило название оптикофлюидной микроскопии (Optofluidic microscopy).

Схема работы микроскопа достаточна проста. Через микрофлюидный канал (microfluidic channel) пускается жидкость, содержащая биологический образец, требующий исследования. Она растекается тонким слоем по металлической подложке с отверстиями. Каждое отверстие соответствует одному пикселю на матрице сенсора (который, по сути, такой же, как и на цифровых фотокамерах). Через пластиковую крышку матрица освещается солнечным светом, который насквозь просвечивает жидкость. Когда объект (например, клетка крови или бактерия), проплывая в жидкости, закрывает отверстия, то количество света, попадающего на матрицу, уменьшается. Это создает изображение, состоящее из освещенных и затененных участков. За счет преобразования аналогового сигнала в цифрой и его последующей обработки достигается увеличение изображения.

Крупные микроскопы неудобны в полевых исследованиях и часто ломаются, а миниатюризация их базовой конструкции значительно увеличивает цену приборов. Высокая стоимость уменьшенных вариантов не позволяет закупать их странам третьего мира или простым ветеринарным врачам в провинциальных районах развитых стран. Поэтому наблюдается существенный спрос на дешевые и компактные микроскопы. В настоящий момент ученые ведут переговоры с биоинженерными компаниями о запуске сверхминиатюрного микроскопа в массовое производство.