研究人员开发出供孩子使用的3D打印智能手机显微镜

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近日，斯坦福大学的研究人员将3D打印与智能手机结合在一起，开发出了一款由智能手机驱动的3D打印显微镜，其名为LudusScope。他们试图借此把微生物学的基础知识带给所有年龄段的孩子。

　　据了解，Ludusscope的功能并没有实验室显微镜的那么强大，但对孩子而言，它是一个非常奇妙的玩具。Ludusscope的3D打印主体会利用手机的摄像头和闪光灯来实现显微镜的功能，孩子们可以用它来玩一系列游戏，甚至还可以研究一些寻光微生物，如眼虫。这也体现了这款设备的名字，因为Ludus有“玩”、“游戏”或“小学”的意思。当然，为了得到一个合适的视图，一个显微镜目镜是必要的。使用一个操纵杆，他们甚至可以改变微生物的游动方向，并通过手机相机看到结果。

　　生物工程系的助理教授Ingmar Riedel-Kruse透露说，他们希望能用LudusScope来填补互动科学教育中的空白。“工程、编程等许多学科领域有灵巧的玩具，孩子们借此可以学到相关知识，但微生物领域在这方面比较欠缺。”Riedel-Kruse说，“这个项目的最初想法是在您的手机上用活细胞玩游戏，但后来它的发展远远超越了最初的想法，使得用户可以自主探究、测量和构建自己的设备。”Riedel-Kruse与研究生Honest Kim一起开发了这款玩具，他们的研究成果刚刚发表在了PLoS ONE杂志上，其他作者包括Lukas C. Gerber、Daniel Chiu、Seung Ah Lee、Nate Cira、Sherwin Yuyang Xia。

　　更重要的是，通过智能手机软件，Ludusscope的基本理念能适用于更多的目的。他们甚至可以用类似游戏的程序对细胞图像进行分层，这样的程序能让孩子们在玩耍的时候学习到微生物学的基本知识。一个游戏甚至让人联想到经典游戏《Pac-Man》，它有一个带有白色小圆点的迷宫，这些白点需要用LED灯来引导。另一个游戏类似于一场足球比赛，指导眼虫通过球门柱后就可以得分。

　　微观尺度的酒吧、速度显示和快速增长的机会也将使得孩子们能收集眼虫行为和生物的数据。Riedel-Kruse甚至希望老师们将可以设置设计课程，孩子们在这样的课堂上尝试去重新创造出他们在CAD软件里所看到的东西。

　　实际上，LudusScope的雏形是在斯坦福大学的常规生物工程课程中形成的。由于它的零件更复杂，Riedel-Kruse开始考虑把它缩小，这样甚至中学生都可以与它互动。随着3D打印机越来越多地出现在学校，老师们应该能够3D打印几个开源模型，并将这些模型与几个APP结合起来。除了显微镜镜头外，学生们只需要一个操纵杆控制器。眼虫已在课堂上普遍使用，是通过生物供应公司购买的。

　　Riedel-Kruse进一步认为，LudusScope与下一代科学标准（Next Generation Science Standards）所提出的新的教育方针是完全一致的，并相信构建、观察细胞以及与细胞互动、为细胞建模的行为将吸引许多不同年龄的孩子。

　　“我认为互动的细胞刺激以及由此产生的游戏是最酷的一件事情，但老师和学生们不一定同意我的看法。”Riedel-Kruse在斯坦福大学网站说，“令他们更兴奋的是一些更基本的东西，如构建自己的设备的能力，即多个人可以同时看到屏幕以及您可以选择并跟踪单个细胞。”

　　不幸的是，LudusScope还未准备好在课堂上使用。目前，Riedel-Kruse 正在整合老师和学生们的反馈，并且已经得到允许与一家教育游戏公司一起去进行更多的用户研究。在未来的一年内，他们可能会开发出一款套件。