2014年10月19日

用uHandy行動顯微鏡觀察小魚尾鰭血液流動

以往觀察小魚尾鰭流動的時候,總是唉來唉去。

用培養皿,小魚跳跳跳,萬一跳下桌子,過沒多久就往生了。
用複式顯微鏡觀察,又總是擔心水弄濕了物鏡
後來改採用手機顯微鏡觀察,效果很好,又可以錄影拍照紀錄,不過唯一缺點是塞著固定有點難。

最近改用uHandy來作,過程非常簡單,小魚裝進透明塑膠袋。uHandy的鏡頭放在iPad的前置鏡頭上,小魚尾鰭放上去,立刻成功!
用uHandy觀察小魚尾鰭

這是使用教學

科學maker手機顯微鏡變複式顯微鏡

像這類使用雷射筆透鏡的顯微鏡啊,無論是單顆鏡頭或是鏡頭組,都可以視為單式顯微鏡。而如果要把這個單式顯微鏡變成複式顯微鏡,就只要把現有的鏡頭組當作物鏡就行,再拿個目鏡來放大「物鏡放大的實像」。

好的,目鏡哪裡來?最簡單的就是拆現成顯微鏡的目鏡啊,再找張黑卡紙捲成紙筒。目鏡塞進去就行。
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為了避免過多光線的干擾,底部的部份,用一個有7mm孔洞的黑色壓克力來當場欄(field stop)。

這個是江老師製作的相機模組的一部分零件,沒有的話,就拿黑卡紙用打洞機打個洞就行,一般的打洞機,打出來的洞就是7mm,剛好和這款顯微鏡的透鏡一樣大。

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如果還沒有顯微鏡目鏡的話,那...拿廉價望遠鏡的鏡片做出來的目鏡也勉強可以啦。
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有目鏡、鏡筒、物鏡、光源了,看來就缺光圈了。光圈就拿張黑卡紙,上面打不同大小的洞就行,不過這就得另外使用特殊尺寸的打孔機了。如果真要作得好,應該就是直接畫好圖,送去雷射切割就行。

架光圈的裝置,就拿手機顯微鏡的模組,一個H型壓克力、三個螺母和一根4cm的M6螺絲就行。
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用4公分螺絲是因為我需要把光圈裝置放在顯微鏡的三角架裡頭
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嘿嘿,如果已經透過簡單的鏡片組合了解複式顯微鏡原理的話,就可以再使用這個裝置更進一步了解複式顯微鏡囉。

2014年10月18日

科學maker手機顯微鏡變身投影機

這個手機顯微鏡啊,本身就是個把物體投出實像的構造,所以要變成投影機,當然可以囉。(其實一般的顯微鏡也是可以啊,像我這篇提到的,把目鏡拆下來,用一張描圖紙蓋住鏡筒,也是能看到顯微影像的實像投影出來啊)


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怎麼作到投影效果呢?不用改裝啦,調整一下位置就行,讓LED直接照射標本就行。
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看不懂是嗎?好,我也錄影來講一下到底怎麼弄喔。如果你可以搞個微生物的水樣來投影的話,那麼活脫脫就是個微生物微電影啊。

手機的顯微鏡轉接器組裝與固定教學

這篇有說,我做了一個手機的顯微鏡轉接架,不過那時候用的都是八公分的M6螺絲,導致看起來張牙舞爪的。前幾天跑去買了一些4公分的M6螺絲,重新組一個,看起來就溫良恭儉讓了。

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所有材料就是這樣

雷切壓克力組
M6 8cm 螺絲x3
M6 4cm螺絲x6
螺母x17
凸緣帽 x5
直徑 12 mm的熱縮套
10號扳手或尖嘴鉗
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組裝與固定的教學影片在此





連解剖顯微鏡也可以裝喔
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然後就可以拍出一個很驚悚的百元鈔票微電影啦

用望遠鏡鏡片作複式顯微鏡

前幾天因為3D印表機零件壞掉,沮喪的要死,不過還好不到一週,壞掉的零件修好回家了,於是我開心的在thingverse尋找好玩的東西來印。

這個A Fully Printable Microscope吸引了我的注意,用一些「即可拍」的相機鏡頭就可以作複式顯微鏡,網頁中他還有提到當初靈感是來自另外一個網頁A ONE-DOLLAR MICROSCOPE


現在要找「即可拍」已經不好找了,甚至很多人根本就不知道那是什麼吧,還以為是拍立得哩,所以我得想想可以用什麼作才好。另外啊,那個 A one dollar Microscope的網頁其實我幾年前就看過了,不過當時還很傻,很多看不懂,但是最近幾年累積一些背景知識後,就看懂了啊。

怎麼用簡單的材料作簡單的顯微鏡呢?其實是可以用望遠鏡的鏡片來作的喔,雖然前年就做過一次,不過現在覺得當初作得很草率,因為都是完全手持的,實在太遜了,最近應該買了大量的黏土,就發現其實很多都用黏土黏起來就可以了啦。

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材料呢
兩組折疊望遠鏡(網拍買的話,一組10元有找)
一把直尺(最好超過30公分,沒有的話,就用兩把來代替吧,而且最好是硬梆梆的直尺)
一些黏土


把望遠鏡的接物鏡拆下來,像上面那張圖一樣切開。總共你會得到四片一模一樣的平凸透鏡,然後就著直尺,把這些鏡片用黏土貼上去。

底下這圖的數字不一定準確,我只是抓個大概,而且比例並不是照著數字畫的喔

鏡片位置


整體看來是這樣,(底下這圖跟上面的示意圖剛好是左右相反)

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目鏡的部份
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物鏡的部份
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這就是從目鏡看下去的成果啊,某某昆蟲的腳

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這是科學maker手機顯微鏡裡頭,江老師附上的校正片,每個格子是0.5mm的大小
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現在作的這個,我覺得甚至可以拿來教顯微鏡的原理耶,雖然以前我就有買這個「學習顯微鏡原理的教具」,可是我很難弄到全班每人一個。現在發現用簡單的材料就可以輕易的了解顯微鏡的原理,覺得這樣實在太棒了,而且還可以拿紙去看物鏡呈現的實像,剛好是落在目鏡組的焦距內呢。

2014年10月13日

科學maker的萬用支架-手機的顯微鏡轉接器

這個名字實在太複雜了,簡單說,就是把手機架在顯微鏡上的裝置。

拿手機對著顯微鏡目鏡裡的畫面拍照,這事從老師到學生都幹過,只要手夠穩,一定是可以拍的,不過那樣拍實在很累。

週末假期把玩著科學Maker的模組支架,突然發現用那些零件居然可以變成顯微鏡的手機架,只要再多一個零件就可以了,簡直是萬用支架嘛!

趕忙畫了dxf圖檔,可是週末假期怎麼可能找到廠商幫我作雷射切割壓克力呢?於是乾脆把平面圖變成立體圖,改用3D印表機來印。

我已經好幾個月沒印東西了,沒想到這回一開機,印表機的噴頭就冒煙,噗噗噗,然後零件就壞了。還好我好朋友老王那邊也有一台ABS的3D印表機,趕緊用email寄過去給他,請他幫忙印,全部零件印出來約要2小時,就這四片就可以。

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加上一堆螺絲、螺帽之後,組合起來就變成這樣
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背面也來一張。話說這用的螺絲也太長了,之後用短一點的螺絲就行了。
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裝上顯微鏡的目鏡筒之後,就長這樣
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然後就準備嘿嘿了。完全不用手持啊,而且還可以穩穩的貼在顯微鏡上,不過缺點是一開始要調整一陣子才能對準目鏡孔。
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放橫的也可喔
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背後角度來一張
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光是只有3D列印實在不夠,所以我找時間又送去雷切,用的是5mm的壓克力。
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組起來就是這樣啦
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可以直接拍攝這麼大顆的紅血球,可見效果的確很好啊!
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3D列印的stl檔案在此
http://www.thingiverse.com/thing:499050


雷切用的dxf檔案有兩個
https://sites.google.com/site/pancala/Home/All.dxf?attredirects=0&d=1
https://sites.google.com/site/pancala/Home/Brick.dxf?attredirects=0&d=1


這東西的應用面很廣喔,如果你可以單獨夾住目鏡,那就可以把整組裝置到處拿來拿去,插學生的顯微鏡。

再來是如果手機可以用ezcast/airplay的方式無線投影的話,那就變成wifi電子目鏡囉。

排骨肉是什麼層次

94年第二次基測出了一道題目,題幹相當有問題

媽媽從市場買了一塊排骨肉。在生物學上,下列何者與排骨肉屬於不同的生物體組成層次?
A.豌豆莢中的豌豆
B.人體口腔的皮膜
C.榕樹的維管束
D.鴨跖草葉的上表皮


題幹意指「排骨肉是組織」,可是啊,媽媽買回來的排骨肉,可不只是肉啊。

週末家裡正好煮了冬瓜排骨湯,讓我想起這個10年前的題目,我決定留下一塊川燙小排骨暫時不吃,就讓它為科學奉獻犧牲!


排骨肉裡頭有硬骨、軟骨、肌肉、結締組織、血液點點點,難道這只是組織嗎?
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但如果指的排骨肉的「肉」,那麼說它是組織,當然可以。只是喔,媽媽買回的排骨肉,會只有肉嗎?那些小小的肉絲都是一條條肌肉細胞。
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這就是顯微鏡下的小肉絲,就是一條條的肌肉細胞
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密集排在一塊兒執行相同功能,這我們稱之為組織
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最後啊,我居然還錄了一段影片來說明哪

2014年10月12日

科學maker的萬用支架-手機篇

江宏仁老師在設計手機顯微鏡之後,匠心獨具另外設計了好多模組,金相模組啦、相機模組啦、支撐模組點點點。

這些模組的核心就是這個,兩個H型架,再加上一些螺絲螺帽。看起來沒有什麼,可是應用面多的不得了。像這樣的平台,就可以擺上LED,進行側面打光。螺絲螺帽的位置調整一下,就可以變成支撐模組,結合手機顯微鏡之後,連iPad那種大台的平板電腦也可以放上去。
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我從這個模組中看到其他應用,上面放個止滑墊
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這樣就可以變成手機支架了,你要用手機來錄製一些教學短片,就可以這樣拍喔。不過重心會不穩,所以可以在底部黏上高強度黏土,或是另外加螺絲支撐。
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如果覺得還是不夠高,可以結合手機顯微鏡,變成一隻像駱駝的動物

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這樣就可以從更高的地方拍攝啦。
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Arduino與Android手機以USB OTG相連

好幾年前開始玩arduino的時候,就有想過是不是能夠把arduino和手機相連,當時也的確有方法啦,不過複雜到我不想動。

後來Android手機開始出現可以用USB OTG去連鍵盤啦、隨身碟之後,Arduino和Android的手牽手也變得很簡單了。


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這篇主要是示範用手機去顯示Arduino的溫度,當然,你要用手機上傳程式到Arduino也是可以的喔。

我是利用這篇《arduino的數位溫度計》提到的LM35來製作的

程式碼在此
===========================================
//declare variables
float tempC;
int tempPin = 0;

void setup()
{
Serial.begin(9600); //opens serial port, sets data rate to 9600 bps
}

void loop()
{
tempC = analogRead(tempPin);           //read the value from the sensor
tempC = (5.0 * tempC * 100.0)/1024.0;  //convert the analog data to temperature
Serial.println((byte)tempC);             //send the data to the computer
delay(1000);                           //wait one second before sending new data
}
===========================================


接線方法要注意,這個網頁的IC圖是Bottom  View,如果當成Top View去接,LM35就會變得非常燙。幾年前作這個東西時,就被燙傷一次,今天晚上重作一次,又被燙一次。


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這樣一接,開啟手機裡的Serial Monitor,就可以即時接受Arduino傳來的數據了。

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使用的App,推薦以下幾個


ArduinoDroid - Arduino IDE
可以上傳程式到Arduino,也可以和其他serial montor的App合作去看 serial port傳來的東西



Simple Serial Monitor
顧名思義,就是看serial port的資料

USB Serial Monitor Lite
https://play.google.com/store/apps/details?id=jp.ksksue.app.terminal
功能和上面一樣,但是可以把log檔用email寄出喔



Arduino控制手機快門

之前去台大找江宏仁老師的時候,有聊到一個話題,可以找方法讓SciCore控制手機快門,再搭配SciCore去控制步進馬達來控制載物台上升下降,兩者結合之後,可以一層一層拍攝顯微照片,接下來把照片送去imagej去作疊圖,這樣就可以處理顯微攝影的短景深問題。

以上這個話題需要的技術有三,一是控制手機快門,二是控制步進馬達,三是疊圖。第三項,我之前寫過一篇《以Imagej合成全對焦影像》,而第一項就是這篇要作的。

先前還想著也許要寫APP來處理這個控制快門的問題,不過上個月看到雄老師的這篇《DIY : 自製 Android 耳機快門線》,問題立刻解決。

有了自製手機快門線,再加上Arduino,一切都好辦。基本接線圖如下。

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Arduino的程式是這樣
==========================================
#define SHUTTER_PIN 7
int LED = 13;

void setup()
{
  pinMode(SHUTTER_PIN, OUTPUT);
  pinMode(LED, OUTPUT);  
  digitalWrite(SHUTTER_PIN, LOW);

}

void loop()
{
        digitalWrite(SHUTTER_PIN, HIGH);
        digitalWrite(LED, HIGH);   // turn the LED on (HIGH is the voltage level)
        delay(100);
        digitalWrite(SHUTTER_PIN, LOW);
        digitalWrite(LED, LOW);    // turn the LED off by making the voltage LOW
        delay(3000);//延遲3秒        
}
==========================================

接頭是這個
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另外一邊做成杜邦端子
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然後插成這樣
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詳細的作法我有拍成影片,可以看看實際狀況是怎樣

改裝顯微鏡為LED燈源

學校裡的顯微鏡損壞的原因真是千奇百怪,燈燒壞就算了,居然電線也會莫名其妙電線斷掉。要維修這些顯微鏡,常常會遇顯微鏡底板螺絲崩牙的問題,前陣子處理一台顯微鏡,就不小心因為那螺絲,結果把整個底板搞到爆炸。

這可怎麼辦好呢?想說家中有3D印表機可以自己畫底板自己印一個,可是底板太大了,接近20公分,很容易印壞。不加底板,雖然顯微鏡還是可以用,但是110V的電線接頭暴露在底下,萬一碰到就糟糕了。

想來想去,乾脆心一橫,把這款鹵素燈的顯微鏡改裝成LED燈的顯微鏡,就算沒有底板,也不會有觸電的危險。

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現在出廠的顯微鏡,很多都是用LED的,可是LED的電壓需求低,如果接市電還要用上變壓器,我懶得處理變壓器的問題,於是乾脆把一顆3V鈕扣電池藏在底座,並且用同樣的燈源開關來切換。

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換上LED燈之後,光源擴散很重要。顯微鏡鹵素燈的上方有這樣一個光源擴散板,但我改成用LED燈之後,這個就不太適用了,因為LED的接近一個點,要達到擴散效果,得和這個擴散板有段距離,於是我決定改用這個方式來作擴散光源。

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在每個光圈直接貼上3M隱形膠帶,也有光源擴散的效果。

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(膠帶就是這種)
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簡單改裝之後,就可以把鹵素燈顯微鏡改成免插電的LED燈顯微鏡,好處是移動方便,沒電也沒關係,但缺點是一陣子之後要換電池。

其實我覺得實驗室裡更需要改裝的是舊款的反光鏡顯微鏡,那些本身沒有作光源擴散的機構,因為原先的設計是利用天光或是燈泡的光,可是像我們實驗室裡天花板或是檯燈用的都是日光燈或是省電燈泡,若是使用反光鏡顯微鏡來觀察時,視野中出現的都是長長一條亮光。如果實驗室裡沒燈泡的檯燈,再加上天色昏暗,這種顯微鏡使用上就會問題多多。

所以日後有時間,我會把舊款的反光鏡顯微鏡也改裝,而且之後就可以拿這些顯微鏡拿來推動「班級顯微鏡計畫」,嘿嘿,等著看吧。

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