Ассоциация государственных научных центров "НАУКА"
Ассоциация государственных научных центров "НАУКА"
Японские физики создали компактный голографический микроскоп, позволяющий получать трехмерные снимки клеток, вирусных частиц и других объектов микромира, себестоимость которого не превышает 250 долларов, что меньше цены iPod touch последнего поколения, говорится в статье, размещенной в электронной библиотеке Корнеллского университета.
Голографические микроскопы объединяют в себе несколько простых устройств — лазеры, светочувствительную матрицу, а также мощный компьютер. При изучении клетки или других частиц такие микроскопы облучают их при помощи лазеров с разных углов зрения. Отраженные лазерные лучи улавливаются матрицей, и данные с этого прибора используются компьютером для получения трехмерного изображения клетки.
Группа физиков под руководством Атсуси Шираки (Atsushi Shiraki) из Национального технологического колледжа в городе Кисарацу (Япония) собрала "домашнюю" версию голографического микроскопа, объединив доступные в широкой продаже компоненты — мощный светодиод, веб-камеру, твердотельные лазеры и свободное программное обеспечение.
Во время сборки этого устройства Шираки и его коллеги поставили перед собой две задачи — сделать голографический микроскоп настолько компактным, чтобы он поместился на ладони руки, и максимально снизить его цену.
Исследователям удалось уложиться в 250-долларовый бюджет. Так, перфорированная доска с отверстиями диаметром в 5 микрометров — обошлась ученым в 9,8 тысячи йен (122,11 доллара), Full HD веб-камера Logicool — 7,09 тысячи йен (88 долларов), что вместе с лазерами, корпусом и другими компонентами составило 18,8 тысяч йен (234 доллара).
Компактность прибора вынудила ученых разработать особый алгоритм для восстановления голографического изображения по данным, которые собирает матрица веб-камеры. Для полноценной работы этого алгоритма необходим мощный графический процессор, способный справится с обработкой данных в режиме реального времени.
Программа, объединяющая данные с матрицы веб-камеры и управляющая работой лазеров и других компонентов микроскопа, основана на бесплатном программном обеспечении с открытым исходным кодом. В число использованных приложений вошли графическая библиотека OpenCV, разработанная процессорным гигантом Intel, а также открытая оптическая библиотека CWO++, созданная в университете города Чиба (Япония).
По словам физиков, их изобретение способно получать трехмерные снимки клеток и других объектов с разрешением в 17 микрометров. Как считают изобретатели, подобного разрешения будет достаточно для использования микроскопа в полевых работах или в качестве замены оптическому микроскопу в школах и других учебных заведениях. Большим стимулом для этого служит крайне низкая цена устройства.