利来网址开户 老式玩具“变身”不用电的离心机,转速高达125000转/分钟

2020-01-08 18:46:06/阅读:1187
如今,普拉卡什已经发明出了不用电的离心机。它参照的是一种古老的儿童玩具,基本材料只有纸、线和胶带,转速却高达125,000转/分钟。而且,普拉卡什发明的这个设备完全可手动运行,其重量不足2克,成本也仅20美分。他将这个不需要电的离心机称为“离心纸”。普拉卡什的团队拍摄了旋转过程,并惊奇地发现,其转速可高达每分钟10,000转。

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利来网址开户,研究人员用纸、线和胶带制作了现代医学中最重要的仪器之一。

2013年,马努·普拉卡什(manu prakash)造访乌干达的一家诊所,注意到挡门的一台小型金属仪器竟然是离心机。

离心机能使试管高速旋转,促使液体中的颗粒物沉降至底部。从细胞、病毒到dna,很多东西都是这样分离出来的。

离心机是现代科学的重要支柱,尤其在医院和实验室里不可或缺。

由于离心机运行需要插电,在发展中国家,许多诊所即便负担得起也无法使用。不难理解为何乌干达的那家诊所会使用离心机来挡门。

实际上,由于无法使用离心机,诊所里的很多简单诊断测试无法完成。

“诊所里真正能做的检测项目只有两成,”普拉卡什回忆说,“另外八成都需要离心机。很明显,我们需要一种不用电的离心机。”

如今,普拉卡什已经发明出了不用电的离心机。它参照的是一种古老的儿童玩具,基本材料只有纸、线和胶带,转速却高达125,000转/分钟。

对诸如从血液样本中分离细胞或疟疾寄生虫的操作而言,这一转速就已足够,甚至比一些台式离心机还快。

而且,普拉卡什发明的这个设备完全可手动运行,其重量不足2克,成本也仅20美分。他将这个不需要电的离心机称为“离心纸”(paperfuge)。

“这类创新有望催生成本适中、快速、有力的诊断,即使是世界上资源最贫乏的社区,也可以由当地的医护人员使用,”勒梅森基金会(lemelson foundation)执行理事卡罗尔·达尔(carol dahl)说。

普拉卡什在印度长大,现在是一名生物物理学家,就职于斯坦福大学。对他来说,这类发明创造几乎是家常便饭。

去年,我报道了他的foldscope——用一张纸折叠而成的口袋显微镜(1美元)。他还开发了一种皮肤贴片,以超声波形式检测寄生虫,但成本不到10美元。

他捣鼓的东西还包括,从蚊虫叮咬中提取疟疾寄生虫的工具、靠水滴运行的计算机。

因为这些创新,他在上一个年度获得专为杰出创新人士设立的“麦克阿瑟天才奖”,其奖金高达62.5万美元。

在决定开发低成本的离心机之后,普拉卡什团队的萨阿德·巴姆拉(saad bhamla)等人就开始苦思如何找到简易旋转装置。

他们立即想到了溜溜球——实验室有人曾是马戏团演员,十分擅长于此。

但小组很快发现,溜溜球的每分钟转速最多4000,分离一般的实验室样品时,耗时未免太长。

他们还尝试了打蛋器、蔬菜甩干机等,但都涉及到转速不够的问题。

“于是,我让大家多带些玩具到实验室,”普拉卡什说。其中一人就带了个“转纽扣”玩具,这种简易的旋转玩具迄今已有五千年的历史。

用线将小型盘片(可以是纽扣、骨头或是敲扁的铅制弹丸等)穿起来,然后捏住线的两头,甩动盘片,使两股线拧成麻花。

最后一拉,线就会向反方向展开,带动圆盘飞转。

普拉卡什的团队拍摄了旋转过程,并惊奇地发现,其转速可高达每分钟10,000转。

“我们意识到,这种玩具虽不起眼,但其运作原理却不为人知。我们花了六个月的时间做计算,就为弄清它究竟能转多快。”

团队尝试了各种圆盘尺寸、小孔位置、线材以及拉线速度,最终触及了每分钟125,000转。

这是“有史以来,手动设备录得的最快转速。”他们已经向吉尼斯世界纪录递交申请。

但任何人都可以按照这个规格,做出一个高速转动的旋转玩具。成就它的是物理原理,不是特殊材料。

在他们制成的离心纸上,盘片不过是防水的硬纸,材质类似纸币。线也只是钓鱼线,两边绑两个木柄,以便缠绕。

每个离心纸装置有两个盘片,通过尼龙搭扣粘在一起,中间夹两个密封的吸管。

具体操作很简单:把液体注入细长的塑料管,装入吸管。然后将两个盘片扣上,绕几圈,最后往两边一拉,离心过程就开始了。

这样旋转不到两分钟,血清和血细胞就能相互分离——这是许多诊断测试的重要步骤。旋转15分钟,它就能从一滴血中分离出疟疾寄生虫。

虽然原理简单,但成品还是配备了多个封条、塞子等,以保障安全,免得血液或其他液体溅到使用者。

“我们已经做了一千个这样的装置,给医护人员分发了一百个,并展开了大规模的测试,”普拉卡什说。“我们还试过扔街上,看样品会不会漏。

“它如此简单却又巧妙,”加州理工州立大学研制低成本诊断工具的安德烈斯·马丁内斯(andres martinez)说, “除了潜在运用,我认为,离心纸还将促人思考,如何利用其他的简单技术改善发展中国家的生活。”

现在,团队正在测试其他材料。如果将纸张换成某些塑料,他们就可以通过3d打印机,批量制造数以百万计的离心纸。

他们还可以打印出带有更复杂储液管的离心纸,以进行更加精密的化学反应。

或者,也可以将盘片的材质改为透明塑料,使它变成显微镜载片,离心完后即可查看。

他们还将离心纸带到了马达加斯加的农村,观察实地使用情况。“刚开始解释时,人们半信半疑,但你一旦拿出来示范,人们立马就明白了。”

翻译:雁行

来源:the atlantic

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