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从前史悠久的拉线玩具中得到创意,斯坦福的研讨人员用纸制造出了本钱 20 美分的离心机,想要下降落后地区的医疗本钱。这项创造近来于《天然-生物医学工程》宣布。大部分化验项目查看的并不是全血,而是血浆或血清。血浆是指去掉血细胞的血液,而血清则是去掉纤维蛋白原的血浆。
这两种成分无法直接从血液中别离,需要将血液离心取得。对血清中抗原和抗体的查看,是确诊乙肝、疟疾、艾滋病等感染的关键步骤。
离心相似洗衣机的甩干功用,血液各成分比重不同,因此会被离心力分层,得到别脱离的血浆或血清。传统的离心机价格昂扬,耗电,对方位和分量的平衡要求严厉。核心部件转子一旦损坏,机器就不可以运用。依据转速和做工的不同,价格从几百到几万人民币不等。
斯坦福的生物工程科学家 Manu Prakash 用价值 20 美分的纸盘、拉绳和手柄,制造出的简易手动离心机 Paperfuge(纸 paper + 离心机 centrifuge),不需要电力,也不需要贵重的零件,只需要用手拉伸拉绳,就能以每分钟数千的转速将血清别离出来。
Paperfuge 由纸盘、拉绳和手柄组成。纸盘上装有细微的试管,手柄拉动拉绳环绕再松开,重复收展即可十分快速地旋转,转速可达每分钟 2 万转,与传统离心机转速适当。
这项技能的创意源于前史悠远持久的 whirligig 游戏,也便是拉线飞轮。三年前,网友们还在使用这项技能,把鸡蛋装在里十分快速地旋转,制造黄金鸡蛋。
相同的原理,可以让血液分层,也能混匀蛋清与蛋黄。来自 Prakash 等。
这不是 Prakash 第一次用纸来做医疗设备。2012 年,他曾制造了名为 Foldscope 的显微镜——望文生义,便是用纸打印并折出来、再加上其它部件,本钱不超越 1 美元的显微镜,用来调查致病微生物。在一次观赏中,他发现有一家医院用坏掉的离心机来挡门,因此决议下降它的本钱和维护费用。
但这些测验的转速和便携性都不可以到达 Prakash 的要求。他与研讨团队曾试过溜溜球,但转速最多也只能到达每分钟 4000 转。之后,博士后 Saad Bhamla 想到了印度的幼年玩具 whirligig。
规划分外的简略,Bhamla 一晚上就做出来一个原型,转速轻松上万。随后研讨团队研讨了背面的理论模型:他们发现绳子扭转到某些特定的程度会变形,构成超螺旋,就像电话线那样,这种超螺旋能贮存更多能量,让转速得以进步。
超螺旋(supercoli)贮存的能量让纸盘转速加速。来自 Prakash 等。
清晰理论今后他们开端实践,调整圆盘的巨细与拉绳的长度,测验了轻木和亚克力,最终挑选了与 Foldscope 相同的资料:纸。纸面上覆有一层膜,起到防水与加固的效果。
Paperfuge 能在 1.5 分钟内从血液中别离出血浆,比传统离心机快 25%. 它的缺点也清楚明了:离心的血样量太少,虽然现已满足做下一步的化验了,但想多做几项查看,就需要屡次采血、屡次离心。
它将用于进步落后地区的医疗情况。那里离心机很少,电力匮乏,血液天然凝结分出血清,不得不经过数小时的等候。