Une équipe de chercheurs du Université de BathROYAUME-UNI, ont développé une conception open source pour un microscope imprimable en 3D « de qualité laboratoire », coûtant aussi peu que 18 $.

Le microscope OpenFlexure est un appareil entièrement automatisé avec un positionnement motorisé de l’échantillon, un contrôle de la mise au point et une platine mécanique précise.

En plus d’être facile à utiliser, le microscope a également été conçu pour être plus abordable qu’un microscope commercial. Sa conception imprimable en 3D open source donne aux laboratoires du monde entier la possibilité d’imprimer en 3D leurs propres microscopes de précision, leur donnant ainsi les moyens d’analyser des échantillons et de détecter des maladies.

Le Dr Joel Collins, co-créateur du microscope et chercheur en physique à l’Université de Bath, explique : « Nous voulons que ces microscopes soient utilisés dans le monde entier – dans les écoles, dans les laboratoires de recherche, dans les cliniques et au domicile des gens s’ils veulent un microscope juste pour jouer avec. Vous devez être en mesure de le ramasser et de l’utiliser immédiatement. Il faut aussi qu’il soit abordable.

Le microscope OpenFlexure conçu par Bath. Photo via l’Université de Bath.

Développer un microscope imprimable en 3D facile à utiliser

Le projet OpenFlexure vise à accroître l’accessibilité du positionnement mécanique de haute précision pour ceux qui possèdent une imprimante 3D – pour une utilisation dans les microscopes, les micromanipulateurs, etc.

Il a été initialement créé par le Dr Richard Bowman en 2015, actuellement professeur au Département de physique de Bath. Le projet est maintenant développé et maintenu par BOING – le Bath Open INstrumentation Group. Le développement du microscope a également impliqué les collaborations de STICLab, Ifakara Health Institute, WaterScope et l’Université de Cambridge.

Afin de garantir que le microscope imprimé en 3D puisse être utilisé par une majorité de personnes, les chercheurs ont veillé à maintenir ses coûts bas, tant en termes de coût initial que de coûts de maintenance de l’équipement. Alors qu’un microscope commercial destiné à être utilisé en laboratoire peut se vendre pour des dizaines de milliers de livres, le microscope OpenFlexure peut être construit pour 15 £ (18 $). Ce prix couvre le coût du plastique imprimé, une caméra et du matériel de fixation.

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Cependant, malgré le prix bas et la construction imprimée en 3D, le développement du microscope s’est concentré sur la garantie de sa capacité à produire des images de haute qualité. Il est équipé d’une interface logicielle et de fonctionnalités d’alignement simples pour maximiser la facilité d’utilisation, tout en étant personnalisable. Cela signifie que l’OpenFlexure peut être adapté pour un usage en laboratoire, à l’école et à la maison.

En effet, les chercheurs expliquent que plus de 100 microscopes OpenFlexure ont été imprimés en 3D en Tanzanie et au Kenya. Un tel exploit montre le potentiel d’un matériel complexe, conçu dans une partie du monde, à fabriquer et à adapter pour une utilisation dans d’autres régions, en utilisant l’impression 3D et la conception open source. Le Dr Richard Bowman explique : « Nos partenaires tanzaniens, STICLab, ont modifié la conception pour mieux s’adapter à leur marché local, démontrant ainsi une autre force clé du matériel open source : la capacité de personnaliser, d’améliorer et de s’approprier un produit.

Développer des instruments optiques accessibles grâce à l’impression 3D

Ce n’est pas la première fois que l’impression 3D est utilisée pour produire des instruments optiques à faible coût afin d’améliorer leur accessibilité.

La société optique (OSA) a publié une étude en 2019 détaillant un Microscopie holographique numérique haute résolution imprimable en 3D (DHM). Cherchant à produire un microscope portable, puissant et rentable, des chercheurs américains ont imprimé l’appareil en 3D pour permettre le diagnostic de maladies comme le paludisme, la drépanocytose, le diabète et autres.

Fabriqué entièrement à partir de pièces imprimées en 3D et de composants optiques couramment trouvés, la simplicité et le faible coût de construction de l’instrument pourraient « augmenter l’accès à des tests de diagnostic médical à faible coût », selon le chef d’équipe de recherche Bahram Javidi de l’Université du Connecticut.

Université RMIT les scientifiques ont également développé un Filtre « clip-on » imprimé en 3D qui peut transformer les caméras des smartphones en un puissant microscope. Avec la capacité d’analyser des échantillons aussi petits que 1/200e de millimètre, l’appareil peut être utilisé comme un outil de diagnostic au point de service pour cliniques de santé à distance et des groupes de recherche sur le terrain.

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L’image présentée montre le microscope OpenFlexure conçu par Bath. Photo via l’Université de Bath.