@ 2017.03.07 , 00:28
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如何用纸和绳子制作离心机

# 感谢 Dogephobia 童鞋投递译稿:

来自斯坦福大学的研究人员用纸开发出来了极其廉价的离心机,这种技术可以轻易的在发展中国家里对于疟疾等疾病进行快速的检测。

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这个被称为“纸质离心机”(Paperfuge)的装置,成本仅为0.2美元(约合人民币1.38元),所需材料即使在偏僻地区也可以找得到,而且并不需要用电,对于那些身处偏远地区的医生们来说可谓是最好的选择。这个“离心机”只需要用纸和绳子一类的简单材料就可以做出来,靠人力驱动。

“在当前全球健康问题的背景下,商用离心机既大又贵,而且需要用电驱动。开发出一种可拆散,不需要用电的临床诊断仪器正面临着一个巨大的瓶颈。”在来自斯坦福大学的马努·帕拉卡什(Manu Prakash)和他的团队在的他们的论文中如此说道。

如果你对离心机这个设备不熟悉的话,在这里简单是介绍一下。离心机就是一种籍由高速旋转来分离血液类的样本、从而使分析样本变得更加简单的仪器。离心机属于实验室的基础仪器之一。

我们当前面临的问题在于传统的离心机又大又重还贵,而且得通电才能运作,通常情况下只有医院和实验室才会配备。然而对于住在孤立社区、热带疾病泛滥的地区的人们来说,把离心机带过去是不现实的。

在不靠近医院的情况下,医生们无法快速准确的分析样本,从而使居住在这些地区的人们承受着更大的风险。

因此这只来自斯坦福的团队尝试寻找一种廉价的方式来替代离心机。最终他们从一个意想不到的地方获得了灵感:一种古老的玩具叫做“转轮”(whirligig)。

转轮是指用绳子将穿在上面圆盘旋转的玩具,有时在玩的时候还会发“嗡嗡“的声音。这种玩具的历史最早可以追溯到公元前3300年。

这里是一张转轮的图片:
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转轮是这样运作的:首先把圆盘两端的绳子拧紧缠绕起来,然后猛地一拉,中间的圆盘就会快速旋转起来,接着两端的绳子会继续向反方向拧紧,然后再次拉开,周而复始。

据Gizmodo的报导:

“要使其工作,你要拉住穿过圆盘中心的绳子从而使其旋转。纸质离心机也参照着同样的简单原理,用研究员们的话来说就是‘非线性发振器(nonlinear oscillator)’。
通过给把手施力使绳子解旋,中心圆盘也会相应的旋转。一旦绳子完全解旋,它们就会开始重新向反方向缠绕,形成一种超级缠绕的结构。”

就是以这样简单的一个玩具作为基础就可以创造出纸质离心机,研究团队们用绳子,木头,PVC管作为把手还有用吸管来装样本。

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仅用这些材料这支团队就可以对样本施加如此不可思议的力。仅用人力和这些在村庄里随处可见的物品就可以创造出原本复杂的诊断仪器。

“纸质离心机的转速可达125,000转每分钟[RPM](相当于离心机上30,000g的力),从理论上来说速度的极限可达1,000,000 RPM”

“我们展示了纸质离心机可以在1.5分钟内把纯血浆从血液里分离出来,而将疟疾寄生虫从中分离出来也只需15分钟。”

在测试成功以后,研究人员希望在以后可以大量生产这种手持式纸质离心机,整个设备可以通过3d打印来生产,平均成本可以控制在20美分以内。

“由于生产这种设备的简易性,我们可以立即大量生产然后分配给急需此类解决方案的地区。”这支团队在报告中如此说到。

“最终,我们所展示的成果将作为廉价科学的典范:将简单玩具中的复杂物理应用到全球健康上。”

相关论文发表在 Biomedical Engineering上。

本文译自 ScienceAlert,由译者 投稿 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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TOTAL COMMENTS: 38+1

  1. 3398322

    小时候玩过

    [134] XX [0] 回复 [0]
  2. 3398329

    物理渣提问:管子做长一点然后样本放两端效率会不会更高?

  3. 终结的开始
    @8 months ago
    3398332

    @ID: 可行。长度以不打脸为极限

    [78] XX [1] 回复 [0]
  4. 3398339

    这是我一个弱智远亲最爱的游戏。。。玩了50多年。。。

    [95] XX [4] 回复 [0]
  5. 3398340

    小时候经常这么玩纽扣

  6. 脑子坏掉了
    @8 months ago
    3398342

    扭力弹簧

  7. 最爱看你吹牛逼
    @8 months ago
    3398351

    我现在能发言了吗?

  8. 3398355

    我买过一个打蛋器就是这样的,形容一下那个动作就是扯蛋……

    [16] XX [1] 回复 [0]
  9. 段王爷
    @8 months ago
    3398358

    重了吧?之前煎蛋发过类似的

    [11] XX [0] 回复 [0]
  10. 3398359

    基于科学原理的实践运用真是让人感觉奇幻呐w

  11. 3398396

    这个可以啊

  12. 3398408

    费这劲干啥,国产飞鸽离心机才七八百一台,安全可靠,就是噪音大点

    [10] XX [22] 回复 [0]
  13. 3398420

    这篇文章不能被三月半看到

  14. 大型棍棒
    @8 months ago
    3398428

    小时候玩过,用板栗做的,中间戳两个孔

  15. 飞红叶
    @8 months ago
    3398433

    原来老外做这个能到科研高度,我们都是小孩玩的小玩意

    [4] XX [10] 回复 [0]
  16. 3398444

    买个电机某宝才几十块钱,自己diy个离心机也不费劲吧

  17. 3398450

    小时候把啤酒盖弄平,穿上绳子就拿来割东西。

  18. 功夫猫
    @8 months ago
    3398470

    离心是离心了,样品怎么在离心状态下取下来?控制不好不是又混一起了?

  19. 高高的帐篷
    @8 months ago
    3398485

    这个不是之前发过吗?

  20. 3398493

    @itit: 但是很多时候是没有电的。

  21. 3398507

    生火也可用

  22. 小灰灰
    @8 months ago
    3398508

    这玩意能快速检测疟疾等疾病?

  23. 睡着的芸
    @8 months ago
    3398511

    @功夫猫: 可以竖着来拉

  24. Thinside
    @8 months ago
    3398513

    测试评论

  25. 3398551

    @itit: 没电手摇吗

  26. 3398552

    @itit: 没电手摇吗

  27. Tabrispe
    @8 months ago
    3398597

    怎么觉得这文章前几个月刚看过

  28. 想什么呢
    @8 months ago
    3398599

    我擦,感觉小时候没规划好人生啊,要不然现在估计也是个什么大学的研究员了啊

  29. 3398724

    我能说我用铁片做的,把边缘剪成锯齿状,当电锯用吗?

  30. 正直者
    @8 months ago
    3398849

    @itit: 再便宜还是要费电

  31. 3398899

    @ID: 那就需要两个人来拉…
    话说以前都是用汽水瓶盖来做的,呜呜响

  32. 3398910

    很小时候玩过。。用啤酒瓶瓶盖锤平,打2个洞,穿绳子,转转转

  33. 因毛论调
    @8 months ago
    3398939

    把瓶盖边缘磨锋利,两人对砍决胜王者

  34. 风毛坨
    @8 months ago
    3399019

    小时候就有这种玩具,现在居然成了某著名大学教授了

  35. 3399070

    @大根: 看这个评论觉得好心酸

  36. 3399145

    小时候用电工的瓷隔做中间的东西,脑门挨了一下就一个大包。

  37. 你在丶我忐
    @8 months ago
    3399256

    @因毛论调: 绳断人亡

  38. 3399671

    鬼扯,这玩意是往复旋转不是单向转动,是搅拌机怎么可能是离心机

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