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斯坦福研究人员用纸制造出了成本20美分的离心机

来源:润联网 时间:2020-09-16 15:22
  

从有悠久的历史的吊线小玩具中获得设计灵感,斯坦福大学的科学研究工作人员用纸生产制造出了成本费 20 便士的离心机,要想减少偏僻地区的诊疗成本费。

此项创造发明前不久于《自然-生物医学工程》。绝大多数检验新项目查验的并并不是全血,只是血液或血清。血液就是指除掉红细胞的血夜,而血清则是除掉纤维蛋白原的血液。发布

这二种成份没法立即从血夜中分离出来,必须将血夜抽滤得到。对血清中抗原和抗体的查验,是确诊乙肝病毒、登革热病、HIV等感柒的关键因素。

抽滤相近全自动洗衣机的脱水作用,血夜各成份比例不一样,因此会被向心力层次,获得分离去的血液或血清。传统式的离心机价钱昂贵,耗电量,对部位和净重的均衡规定严苛。关键部件电机转子一旦毁坏,设备就不可以应用。依据转速和质量的不一样,价钱从好几百到几万元中国人民币不一。

斯坦福大学的生物技术生物学家 Manu Prakash 用使用价值 20 便士的纸盒、拉绳和手柄,生产制造出的简单手动式离心机 Paperfuge(纸 paper 离心机 centrifuge),不用电力工程,也不用价格昂贵的零件,只必须用力拉申拉绳,就能以每分千余的转速将血清提取。

机器设备比较简单,一次只有抽滤2个血液。来源于 Prakash 等的毕业论文。

Paperfuge 由纸盒、拉绳和手柄构成。纸盒上配有细微的试管婴儿,手柄带动拉绳盘绕再松掉,反复收展就可以高速运转,转速达到每分 2 万转,与传统式离心机转速非常。

此项技术性的设计灵感来源于有悠久的历史的 whirligig 手机游戏,也就是吊线水泵飞轮。三年前,网民们仍在运用此项技术性,把生鸡蛋装在肉丝袜里高速运转,制做。黄金鸡蛋

一样的基本原理,能够让血液分层,也可以搅拌鸡蛋清与鸡蛋黄。来源于 Prakash 等。

这不是 Prakash 第一次用纸来做医疗器械。2012 年,他曾了名叫 Foldscope 的光学显微镜——说白了,便是用纸复印并折出去、再再加上其他构件,成本费不超过 1 美金的光学显微镜,用于观查发病微生物菌种。在一次参观考察中,他发觉有一家医院门诊用损坏的离心机来挡门,因此决策减少它的成本费和维护费。制做

Prakash 并并不是第一个作出这类试着的人。2008 年,美国哈佛大学 George Whitesides 试验室用打蛋机每分 1200 转的转速,2011 年,莱斯大学 Rebecca-Richards Kortum 试验室用蔬菜水果甩滤水器则每分 600 转。做到甩出来

但这种试着的转速和便携式都不可以做到 Prakash 的规定。他与科学研究精英团队曾试过溜溜球,但转速数最多也只有做到每分 4000 转。以后,博士研究生 Saad Bhamla 想起了印尼的童年玩具 whirligig。

设计方案比较简单,Bhamla 一晚上就做出去一个原形,转速轻轻松松过万。接着科学研究精英团队科学研究了身后的理论模型:她们发觉绳索扭曲到一定水平会形变,产生超螺旋,如同网络线那般,这类超螺旋能存储大量动能,让转速得到提高。

超螺旋(supercoli)存储的动能让纸盒转速加速。来源于 Prakash 等。

确立基础理论之后她们刚开始实践活动,调节园盘的尺寸与拉绳的长短,试着了轻木和亚克力板,最终挑选了与 Foldscope 同样的原材料:纸。纸张上覆有一层膜,具有防潮与结构加固的功效。

Paperfuge 能在 1.5 分鐘内从血夜中分离出来出血液,比传统式离心机快 25%. 它的缺点也不言而喻:抽滤的血液量太少,虽然早已充足做下一步的检验了,但想多做几类查验,就必须数次取血、数次抽滤。

它将用以提升偏僻地区的诊疗情况。那边离心机非常少,电力工程贫乏,血夜当然凝结溶解血清,迫不得已历经数钟头的等候。

而一切对检验結果的等候,都让人难熬。

题图:Prakash 等。