20美分的手動離心機！靠譜嗎？
近日美國媒體報道，向來擅長研發高科技產品的斯坦福大學發明出成本不到20美分的離心機，根據該校的研究人員介紹，這項發明是從歷史悠久的拉線玩具中得到的靈感！
圖片來源：Science News
這項發明近日於《自然-生物醫學工程》發表。這項技術的靈感源於歷史悠久的 whirligig 遊戲，也就是拉線飛輪。三年前，網友們還在利用這項技術，把雞蛋裝在絲襪里高速旋轉，製作黃金雞蛋。同樣的原理，可以讓血液分層，也能混勻蛋清與蛋黃。
Manu Prakash博士
斯坦福的生物工程科學家 Manu Prakash 用價值 20 美分的紙盤、拉繩和手柄，製造出的簡易手動離心機 Paperfuge(紙 paper + 離心機 centrifuge)，不需要電力，也不需要昂貴的零件，只需要用手拉伸拉繩，就能以每分鐘數千的轉速將血清分離出來。設備非常簡單，一次只能離心兩個血樣。
傳統的離心機價格高昂，耗電，對位置和重量的平衡要求嚴格。核心部件轉子一旦損壞，機器就不能使用。根據轉速和做工的不同，價格從幾百到幾萬人民幣不等。
Paperfuge 由紙盤、拉繩和手柄組成。紙盤上裝有細小的試管，手柄拉動拉繩纏繞再鬆開，重複收展即可高速旋轉，轉速可達每分鐘 2 萬轉，與傳統離心機轉速相當。
果殼網
研究的特別之處在於，它發現了一個簡單的小玩具極為實用的用途，而且這種用途就藏在我們眼皮底下，」英國劍橋大學的應用數學家時枝正說。
這不是 Prakash 第一次用紙來做醫療設備。2012 年，他曾製作了名為 Foldscope 的顯微鏡——顧名思義，就是用紙列印並折出來、再加上其它部件，成本不超過 1 美元的顯微鏡，用來觀察致病微生物。在一次參觀中，他發現有一家醫院用壞掉的離心機來擋門，因而決定降低它的成本和維護費用。
Prakash 並不是第一個做出這種嘗試的人。2008 年，哈佛大學 George Whitesides 實驗室用打蛋器達到每分鐘 1200 轉的轉速，2011 年，萊斯大學 Rebecca-Richards Kortum 實驗室用蔬菜甩水器則甩出每分鐘 600 轉。
但這些嘗試的轉速和便攜性都不能達到 Prakash 的要求。他與研究團隊曾試過溜溜球，但轉速最多也只能達到每分鐘 4000 轉。之後，博士後 Saad Bhamla 想到了印度的童年玩具 whirligig。
設計非常簡單，Bhamla 一晚上就做出來一個原型，轉速輕鬆上萬。隨後研究團隊研究了背後的理論模型：他們發現繩子扭轉到一定程度會變形，形成超螺旋，就像電話線那樣，這種超螺旋能儲存更多能量，讓轉速得以提升。
明確理論以後他們開始實踐，調整圓盤的大小與拉繩的長度，嘗試了輕木和亞克力，最後選擇了與 Foldscope 相同的材料：紙。紙面上覆有一層膜，起到防水與加固的作用。
Paperfuge 能在 1.5 分鐘內從血液中分離出血漿，比傳統離心機快 25%. 它的缺陷也顯而易見：離心的血樣量太少，儘管已經足夠做下一步的化驗了，但想多做幾項檢查，就需要多次采血、多次離心。
它將用於提高落後地區的醫療狀況。那裡離心機很少，電力匱乏，血液自然凝固析出血清，不得不經過數小時的等待。
實驗室中的離心機可能是生物醫學研究者使用得最頻繁的實驗設備之一。
無論是在健康服務機構還是野外，工作人員是否會願意花上這麼長的時間來操作紙質離心機還是個未知數。Prakash已經與波士頓的一個非營利醫療衛生組織PIVOT合作，在馬達加斯加開展臨床試驗，這項試驗不僅會評估紙質離心機的易用程度，還會將它的可靠性和耐久性與商用離心機相比較。
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