Bildverarbeitung Mit Teilen aus dem 3-D-Drucker sieht das Smartphone sogar Viren und Nanoteilchen

Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Thomas Kuther

Wissenschaftler haben ein Anbauteil für Smartphones entwickelt, mit dem die eingebaute Digitalkamera kleinste Teilchen erkennen kann. Das Zubehör besteht aus Teilen, die auf einem 3-D-Drucker entstanden. So entstand das erste portable Bildverarbeitungssystem auf Basis eines Smartphones, das bis zu 90 Nanometer kleine Nanoteilchen und Viren erfassen kann.

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Wissenschaftler haben dieses Anbauteil für Smartphones entwickelt, mit dem die eingebaute Digitalkamera sogar Nanopertikel erkennen kann
Wissenschaftler haben dieses Anbauteil für Smartphones entwickelt, mit dem die eingebaute Digitalkamera sogar Nanopertikel erkennen kann
(Bild: UCLA)

Sichtbares Licht hat eine Wellenlänge in der Größenordnung von einigen hundert Nanometern. Die Erfassung von Objekten, die kleiner sind als die Wellenlänge sind eine echte Herausforderung für Bildverarbeitungssysteme, u.a. weil Signalstärke und Kontrast sehr gering sind.

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Smartphone erfasst Nanoteilchen

Einem Forscherteam unter Leitung von Prof. Dr. Ozcam an der University of California in Los Angeles (UCLA) ist es nun gelungen, einen Kameraaufsatz aus dem 3-D-Drucker zu entwickeln, mit dem sich Nanoteilchen sichtbar machen lassen.

Sogar Viren werden sichtbar

Das System nutzt eine Laser-Diode, welche die Probe im spitzen Winkel beleuchtet, was verhindert, dass das Objektiv zu viel Streulicht aufnimmt und zugleich den Signal-Rausch-Abstand erhöht. Auf diese Weise konnten die Forscher einzelne Partikel des menschlichen Cytomegalvirus’ (HCMV) sichtbar machen, einem verbreiteten Virus mit einer Größe von 150 bis 300 nm, der Geburtsfehler auslösen kann. In anderen Experimenten machte das System speziell markierte Nanoteilchen mit einer Größe zwischen 90 und 100 nm. Die Ergebnisse wurden anschließend mithilfe eines Elektronenmikroskops verifiziert.

Das System kann völlig neue Anwendungen erschließen

Der Mikroskopvorsatz für Smartphones wiegt gerade einmal 230 g und soll in der Herstellung sehr kostengünstig sein, was völlig neue Anwendungen etwa in der Viruserkennung und der Biomedizin eröffnen könnte.

Andere Smartphone-Zusätze des Forscherteams

Diese neue Entwicklung ist für das Forscherteam um Prof. Dr. Ozcam übrigens nicht ungewöhnlich: Bereits vor einigen Wochen präsentierten die Wissenschaftler ebenfalls Smartphone-basierte Systeme zur Erkennung von Lebensmittelallergenen und zur Analyse von Urin- und Blutproben.

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