告别耗时和昂贵的疟疾检测。斯坦福大学的研究人员发明了一种具有独创性和性价比的设备,可以检测疟疾。该设备是一个老式的纸张离心机,名为“paperfuge”,成本仅为20美分。它能在15分钟内检测到疟疾,而不需要消耗电力!
离心机如何检测疟疾?
离心机用于诊所、医院和实验室进行各种分析。在高速旋转标本后,它基本上将血液等液体分离成它们的成分。“离心力”将密度较大的物质向外推,导致细胞、蛋白质、病毒、核酸等从液体中分离。
离心机在疾病检测方面至关重要,特别是在贫困地区,但由于其成本高、重量大、功率大,无法随时使用。
一种基于儿童玩具的廉价离心机:
鉴于这个问题,斯坦福大学的Manu Prakash领导的一个研究小组开发了一种手工纺纸离心机。这种离心机是基于一种蜂鸣器玩具,即旋转器,可以追溯到公元前3300年。在那个时代,世界各地的孩子都在使用这种设备,从殖民地的美国到北美土著,到中世纪的欧洲,甚至古代的中国,都有细微的变化。
当圆盘旋转时,你拉动一根穿过中心的绳子,就可以操纵纸浮。该装置的工作原理是“非线性振荡器”,当弦展开时施加一个力,中心圆盘就会旋转。
Paperfuge的效果如何?
Paperfuge对该模型进行了改进,现在的转速超过了每分钟12.5万转(RPM)。这相当于30000克的力,使它成为最快的旋转设备的人力。
该设备在血液上进行了测试,以检查疾病,Paperfuge能够以大约20,000 RPM的速度分离血液成分,这与任何传统离心机的速度相似。该设备能在90秒内将纯血浆从血液中分离出来,更令人惊讶的是,它能在大约15分钟内将疟原虫分离出来。
Paperfuge可以用各种材料制成,比如纸、木头和钓鱼线。研究人员还用聚二甲基硅氧烷(一种硅基有机聚合物)制作了另一种版本,甚至用塑料和3d打印材料制作了类似的表演装置。
作者在他们的研究中总结道,
“我们提出的设备制造的简单性将使现场急需的解决方案能够立即大量分发。最终,我们目前的工作是节俭科学的一个例子:利用一个简单玩具的复杂物理为全球健康应用。”
Paperfuge已经在马达加斯加进行了测试,结果良好。这种设备确实是对医学科学世界的革命性补充,可以帮助为最贫穷的人提供足够的医疗检测设施。
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