N’importe qui pourra bientôt s’improviser chercheur en biologie, grâce au microscope développé par les ingénieurs de l’université de Bath, au Royaume-Uni. Ces derniers ont imaginé un microscope imprimé en 3D et disponible pour 17 euros à peine. Entièrement automatisé, il permet d’observer des objets d’une centaine de nanomètres, soit la taille d’un virus comme celui de la grippe. Baptisé OpenFlexure, l’appareil a été conçu pour être facile à utiliser, avec une interface logicielle intuitive et des procédures d’alignement simplifiées.

Décrit dans la revue Biomedical Optics Express, le microscope OpenFlexure est surtout avantageux pour son coût : à peine 15 livres sterling (soit 17 euros environ), là où les microscopes scientifiques sont vendus plus d’une dizaine de milliers d’euros. Ce prix inclut le coût du plastique imprimé, de l’objectif d’appareil photo de smartphone et des éléments de fixation. Ses créateurs ont également mis au point une version plus élaborée comprenant un vrai objectif de microscope et un ordinateur Raspberry Pi intégré, réalisable pour « quelques centaines d’euros ».

Un microscope imprimable en quelques heures pour les pays en développement

« Nous voulons rendre ces microscopes accessibles aux écoles, laboratoires de recherche, cliniques privées et pour le grand public en général qui souhaite découvrir la science », assure Joel Collins, co-créateur du microscope et chercheur en physique à l’Université de Bath. Plus de 100 microscopes ont déjà été imprimés dont certains ont été utilisés en Tanzanie et au Kenya pour le dépistage du paludisme.

Les médecins ont pu détecter le protozoaire Plasmodium falciparum dans des échantillons sanguins, permettant ainsi un diagnostic rapide et une meilleure gestion des malades dans les hôpitaux. « Nos partenaires tanzaniens, STICLab, ont modifié la conception du microscope pour mieux l’adapter à leur marché local, démontrant ainsi un autre atout majeur de notre matériel open source : la capacité à personnaliser, améliorer et s’approprier un produit », se félicite Richard Bowman, un autre co-créateur.

L’impression 3D au secours de l’épidémie de Covid-19

Depuis le début de la pandémie de Covid-19 et le confinement, l’intérêt pour l’impression 3D connait un véritable engouement. Un respirateur artificiel imprimé en 3D a ainsi été validé en mars dernier, permettant de répondre rapidement aux situations d’urgence. Le fabricant de matériaux d’impression 3D, Copper3D, a lui mis en ligne un modèle open source de masque N95. À Paris, 60 imprimantes 3D ont été installées à l’hôpital Cochin pour produire du matériel médical. Et si jamais vous ne disposez pas d’imprimante 3D, il est toujours possible de construire son microscope… en Lego. Développé par un ingénieur d’IBM qui a mis en ligne le mode d’emploi de son assemblage, il inclut un mini ordinateur Raspberry Pi et une puce Arduino. Coût de revient : 280 euros.

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Des chercheurs de l’École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL), en association avec Canon, ont mis au point une caméra d’un nouveau genre. Grâce à des diodes d’avalanche à photon unique (SPAD), MegaX est capable de capturer le parcours de photons individuels avec une définition d’un million de pixels.

MegaX peut enregistrer jusqu’à 24.000 images par seconde, et capter en même temps des objets très sombres et très clairs. « On peut énormément augmenter la dynamique, ce qui n’est pas possible avec une caméra en haute définition » a indiqué le professeur Edoardo Charbon.

Des images en 3D de plusieurs objets simultanément

L’appareil peut également mesurer la durée du trajet d’un photon entre l’objet et la caméra. Cela signifie qu’elle fonctionne comme un capteur de temps de vol (ToF) pour des images en 3D, avec une application notamment en réalité augmentée. De plus MegaX peut détecter plusieurs objets simultanément. Les chercheurs ont pu mesurer en même temps la distance d’une sphère et d’une plaque transparente placée devant, pourtant invisible sur une image 2D.

MegaX n’a pas pour vocation pour l’instant de remplacer les modules photo dans nos smartphones. Le capteur est beaucoup plus grand, chaque pixel mesurant 9 micromètres, contre 0,9 micromètres dans une caméra traditionnelle. « Le but de mes recherches n’est pas forcément d’adapter le modèle MegaX à une caméra conventionnelle, mais créer une caméra 4D (3 dimensions plus le temps) avec le plus de pixels possible afin d’obtenir une résolution plus importante » a déclaré le professeur Edoardo Charbon.

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