居家生物实验室——和微观世界有个约会手工电子DIY教程

Moticam1000 ，数码摄像头，可以安装在显微镜的目镜上来获取图像

Geek 指数:★★★★☆

家庭生物实验室基础装备

Kathy Ceceri发现自己的手臂被一只蜱叮了。因为担心这是那种可能会携带莱姆病致病螺旋体的蜱，她回到她的家庭实验室，把这个细小的节肢动物放在显微镜下观察。显微镜通过USB线缆连接到电脑，她忧心忡忡的看着显示屏上的的图像：“悲剧啦，就是那种蜱！现在嘛，得GOOGLE一下被鹿蜱咬了后怎么办……”

 

Ceceri的蓝色QX5数码显微镜是构成她家庭实验室的几个设备之一，整个实验室就在纽约斯凯勒维尔她家的起居室里。随着这类科学设备的电脑化、低成本化与使用门槛的降低，这种家庭实验室越来越容易搭建了。 Ceceri有几台显微镜和一台望远镜，这还不算什么。别的家庭实验室有能在厨房用的红外线温度计，甚至有在家就能做DNA分析的DNA工具箱。许多这类工具都与家用电脑有方便的接口，用附带软件来加强使用效果。也有的自带嵌入式芯片来支持更加复杂精密的操作。

 

各种“不可告人”的动机

建立家庭实验室的原因多种多样，有的人是工具发烧友，在寻找更好的工具；有的是做家庭学校的过程中，父母买给孩子的科学装备；还有的人更直接，只是为了满足自己的好奇心。 以上三个原因Ceceri都占了，因为她在家自己教育她的两个孩子：15岁的Anthony和18岁的John；同时还以他们的发现为素材，为数个博客供稿，比如, and homebiology.blogsp.。 “今年我们在做综合科学”，她谈起她家庭学校的课程安排，“我们把一切想观察的东西都放到显微镜下面去”。她和孩子们现在在饲养鲎虫，一种甲壳纲动物，并把鲎虫的卵拿到显微镜下观察。不久以前他们把数码相机固定在目镜上就拍了段草履虫和线虫游来游去的视频，效果被评价为“非常赞”。 Brian Haddock是一位住在沃思堡市南部的软件开发者，和Ceceri一样，也常在博客上发表以科学为主题的文章，他觉得连接电脑让显微镜变的特别带感:“USB显微镜很给力哒~虽然放大倍数比不上有的专用光学显微镜，但是观察一个在屏幕上放大的图像比眯着眼从目镜里看那个纠结的像舒服多了。”最后Haddock做起广告来 “就我个人而言，我喜欢Carson zPix”。

 

哪里有需求哪里就有市场！

说到广告，那些制造便宜设备的仪器生产商，也无疑对家庭实验室的兴起起到了推进作用。h是网站的合伙创始人，他表示他们的网站销售各种家庭实验室用的科学设备，其中有不同价位的多种显微镜可供客户选择。有低端但便宜的99美元数码显微镜，放大倍率从20~400倍可选。也有珠宝店商用/发烧友用的高端显微镜，价格349美元，可以提供Smith所说的“高质量、高锐度”图像。 科学器材供应商Edmund Scientific的市场董事Timothy Burns也不甘示弱，他们的公司经营着各种价位的望远镜，目标用户有专业的科学家和业余爱好者。对比肉眼观测，添加电脑界面的望远镜使得捕捉更多细节的可能性大大提高。电脑能在不同时间截取多个图像，综合比对观察结果，让最微弱的观察对象现形。 除了截取视频或者图像，它实际上还能做到把许多图像叠加起来，用以展示整片浩瀚的夜空。 Burns先生举例说：“你不光可以拍到相当酷的月球静态图片，当你瞄准宇宙深处的目标，比如一团星云时，你甚至能辨认出星云的颜色和它的轮廓！我们的望远镜有超乎你想象的色彩表现！”除了光学性能出色，有的望远镜的瞄准位置干脆就使用家用电脑进行控制，Burns先生认为这会让儿童也能方便操作。而且电脑也会帮助用户在无垠的星空里找到想要观察的特定目标。 如果你买不起全新的电脑辅助显微镜和望远镜，Edmund Scientific还供应一种能配置在多种显微镜和望远镜的标准目镜上的数码摄像头，Moticam1000。这种摄像头能方便的把通过普通光学器材观察到的景象数码化。

 

一个EXTECH的红外线温度计，也有万用表功能。

对于想研究野生动物的家庭科学家们，也许会对一种带运动传感器的数码相机更感兴趣。Cabela’s 户外休闲用品店里有价格低至100美元不到，最贵500美元以上的各种型号的带运动传感器相机。这种相机可以自动在白天甚至夜里拍摄视野里在运动的物体，并且保留时间信息，免除了拍摄者寻找动物的烦恼。 除了这些光学仪器，红外线温度计也是能让家庭科学家们获得研究乐趣的设备，价格一般在20美元到100美元之间。这种温度计可以在不接触被测物体表面的情况下，通过检测被测物体发出的红外线能量来测量物体温度。据说厨师经常用红外线温度计来测量平底锅的温度；家庭科学家们则用它来检查家里的墙壁哪个区域隔热性能不好，或者通过测量暖气管回路两端的温度来估算取暖设备的性能。 John Baichtal，MAKE杂志的特约作者，说他比较中意Extech EX210 Multimeter，一个混搭万用表的红外线温度计，价格不到70美元。他说：“这个设备对于家庭科学家来说很好使，比如要测一个你够不到的目标，打开激光瞄准器就能对准了。”这个工具对于小童鞋了解热流的概念也非常理想，例如很多建筑外墙都有因为隔热材料不均匀产生的热点和冷点，红外线温度计就可以在冬天帮助找到那些让热量大量流失的点。

 

在家提取分析DNA?

还有的人更愿意在实验室里装备些近年来出现的新科技。比如美国自然历史博物馆的Samara Rubenstein，她是Sackler教育实验室中“比较基因组和人类器官”部门的经理。她说家庭科学家们可以方便的提取他们自己的DNA：先用盐冲洗口腔获得脱落的口腔上皮细胞，再用洗涤灵破碎这些细胞，最后用外用酒精洗出DNA。“你不觉得这很酷嘛？”她最后问道。 在DNA被提取后，用一种叫做聚合酶链式反应（PCR，Polymerase Chain Reaction）的技术就可以对DNA进行鉴定分析。一个称做OpenPCR的新项目正在开发家用DNA分析设备。Tito Jankowski与Josh Perfetto，这个项目的开发者说，这套分析设备最终可以让任何人都有能力分析DNA。

Jankowski说家庭科学家们可以用OpenPCR做的实验很多，比如测试自己对特定食物的反应。有些人尝球芽甘蓝时，感觉味道是苦的，而这是与一段可以被OpenPCR检测出的基因组有关的特征。 Eri Gentry，一位圣弗朗西斯科的企业家，表示已经自助检测到了自己的这段基因。她使用的是一个通常卖给学校科学实验室的检测套件，这个套件在Carolina Biological Supply以200美元的价格出售。她说：“有的事你愿意去做，并不是因为这么做最快最好最划算，而是因为你能从中学习新东西，获益匪浅”。