阿簡生物筆記

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！


這是使用教學

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。






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。




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。


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。


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


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。

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）







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。



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。

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。





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



組裝與固定的教學影片在此





連解剖顯微鏡也可以裝喔







然後就可以拍出一個很驚悚的百元鈔票微電影啦

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。



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




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）





目鏡的部份




物鏡的部份





這就是從目鏡看下去的成果啊，某某昆蟲的腳




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




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。

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。




加上一堆螺絲、螺帽之後，組合起來就變成這樣


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。



裝上顯微鏡的目鏡筒之後，就長這樣



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。


放橫的也可喔



背後角度來一張


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。






組起來就是這樣啦



可以直接拍攝這麼大顆的紅血球，可見效果的確很好啊！


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。

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？

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。



這就是顯微鏡下的小肉絲，就是一條條的肌肉細胞


密集排在一塊兒執行相同功能，這我們稱之為組織



最後啊，我居然還錄了一段影片來說明哪

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。



我從這個模組中看到其他應用，上面放個止滑墊



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。



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




這樣就可以從更高的地方拍攝啦。

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。






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。





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。




使用的App，推薦以下幾個


ArduinoDroid - Arduino IDE
https://play.google.com/store/apps/details?id=name.antonsm…

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。





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



另外一邊做成杜邦端子



然後插成這樣





詳細的作法我有拍成影片，可以看看實際狀況是怎樣

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。




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。




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。




在每個光圈直接貼上3M隱形膠帶，也有光源擴散的效果。



（膠帶就是這種）




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。