顕微鏡は生物学、医学、物理学、材料科学の分野で広く活用されており、研究者たちが微小なスケールにおける複雑な構造やプロセスを解明する手助けをしています。しかし、研究室レベルの顕微鏡は非常に高価で、場所を取るという課題もあります。

2023年9月、ESPressoscopeと名付けられたこのオープンソース顕微鏡がコミュニティに登場し、新たな変革の兆しを示しました。これはBenedict Diederich氏とVittorio Saggiomo氏によって開発された、エスプレッソカップサイズのXIAO ESP32S3 Sense搭載顕微鏡です。庭でクマムシを観察したり、動物プランクトンやマイクロプラスチックのような他の微粒子を調べたりするのに十分な性能を備えています。まさに画期的な製品です！

(ESPressoscope – 携帯可能で手頃な価格のWiFiバッテリー駆動式明視野顕微鏡)

時は2023年4月に遡り、OpenUC2の創設者であるBenedict氏と初めて連絡を取った際、私たちは彼がオープンソースコミュニティとバイオテクノロジーの分野に貢献しようとしている姿勢に深く感銘を受けました。顕微鏡をIoTの世界に紹介するという機会に、私たちは大きな期待を寄せています。これは、先進的なセンシングネットワークを提供するという私たちの揺るぎないコミットメントと完全に一致する取り組みです。このニーズに応えるため、私たちはOpenUC2と協力し、手頃な価格のオープンソースモジュラー顕微鏡ツールキットを開発しました。XIAO ESP32S3 Senseのユニークな機能により、改良版顕微鏡を実現するための最適な選択肢となっています。

ハードウェアの紹介

UC2モジュラー光学キットは、光学および電子部品を50mmのキューブに取り付けるというシンプルなコンセプトに基づいています。これらのキューブを三次元的に組み合わせることで、任意の複雑な光路を構築することが可能です。キューブ自体は射出成形によって製造されており、高い精度が保証されていますが、各部品を保持するインサートは3D印刷されており、最大限の柔軟性を実現しています。システムはオープンソースであるため、誰でもダウンロードしてすぐに組み立てを開始でき、必要に応じて改良を加えることもできます。Seeed Studio XIAO S3 Senseベースのキットには、独自の顕微鏡を構築するために必要なすべての部品が含まれています。フラッシュライトがサンプルを照らし、再焦点ステージに取り付けられた高性能な顕微鏡対物レンズによって像が結ばれます。ミラーが光路を偏向させてカメラに導き、XIAOセンサー上に画像を形成します。ESP32上で動作するウェブサイトまたはオープンソースアプリを通じて、リアルタイムの画像ストリームにアクセスできます。より詳細なドキュメントについては、UC2 wikiシステムを参照してください：https://openuc2.github.io/docs/Toolboxes/DiscoveryElectronics/seeedmicroscope/#seeed-xiao-sense-camera-cube

主な特徴：

  • オープンソースかつモジュラー設計
  • 比較的低コスト（市販の高価な顕微鏡が1000ユーロ以上する中、わずか300ユーロ）
  • 高いカスタマイズ性 
  • 自己修理が可能
  • 独自のハードウェア/ソフトウェア要素を適用して機能を拡張可能
  • 新しいキットで既存のセットアップをアップグレード可能 

機能

  • 多目的イメージングを実現する最先端の研究室レベル顕微鏡（例：植物、細胞などの巨視的対象物から、細菌、さらにはウイルスレベルまで）
  • 最終的な性能は個々のキューブとモジュールの組み合わせによって決まり、非常に複雑な構成も可能ですが、依然としてコンパクトで携帯性に優れています
  • 光学システムのカスタマイズ：（顕微鏡）対物レンズ、カメラ、ミラー、プロジェクター、レーザー、LED、アクチュエーター、リニアステージ、焦点調整要素、トランスデューサー、加熱要素などでイメージングモダリティを定義可能
  • 既製モジュールを組み合わせて複雑なシステムを構築するユーザー定義セットアップ
  • 「ロボット顕微鏡」：XIAO ESP32S3 Sense、Pythonインターフェース、Webインターフェースを使用して完全自動化し、タイムラプスイメージングや微小レベルでの個々の対象物追跡が可能

アプリケーションシナリオ

  • 教育分野（中核的な用途）
  • 高等教育、大学课程（生物学、物理学、化学、医学、工学、計算科学の学生向け） 
  • 課外活動、学校外でのSTE(A)M学習  
  • 家庭での学習・研究 
  • 専門家（研究者）向け 
  • バイオラボ向けのターンキー顕微鏡ソリューション
  • 植物研究施設 
  • 市販のツールを使用して光学セットアップをカスタマイズ（光学の専門知識はほとんど不要）

このキットを通じて、私たちは迅速なプロトタイピング能力と無限のカスタマイズオプションを提供することを目指しています。私たちの目標は、この費用対効果の高い研究ツールを、教育機関や研究機関を含むより広範なコミュニティに accessible にすることです。また、サービスが不足している地域での活用も期待しています。Benedict氏と彼のチームは現在、ナイジェリアでのマラリア検出プロジェクトに取り組んでいます。まだ道のりは長いですが、私たちは訪れるべき有望な未来を確信しています。

UC2-XIAO顕微鏡は現在開発中です。ぜひアンケートにご協力ください。皆様からのご意見をお待ちしております。これは、より的を絞った成熟した製品を提供するための改善に役立ちます。

ワークショップのまとめ（随時更新）

2023年7月14日、GOSHコミュニティの支援によるオープンソース光学の進展を目指す共同イベント「OpenUC2光学ツールキットを使用した24時間「Hack Your Module」ハッカソン」 

生物学、計算科学、物理学、工学、医学など多様な背景を持つ情熱的な人々が集い、このハッカソンではコミュニティが選択した4つの課題に焦点を当てました。各課題は完全に文書化され、オンライン参加者がリモートからも貢献できるようになっています。それらはBluFocus、HistoScanner、openOCT、そしてCassette Samplerです。各プロジェクトの詳細情報と各チームが達成した素晴らしい成果については、Benedict氏のレポートに記録されています。詳細はこちら。 

ナイジェリアのヨベ大学でのBioRTC（生物学研究移転センター）2023との共同サマースクール

このワークショップの使命は、サービスが不足している地域に顕微鏡施設を設立し、現地の研究者に知識と技術を伝えることです。Benedict氏と彼のチームは、ニジェール地域の不安定な状況にもかかわらず、先進的な顕微鏡と指導を提供しました。学生たちは、蛍光イメージング、コントラスト強化、CAD設計を含むオープン顕微鏡技術を学びました。SeeedはXIAO ESP32S3 Senseを提供し、この意義深い取り組みを支援しました。完全なストーリーはこちらをご覧ください！

9月26日〜27日にミラノで開催されたNapari多次元光学顕微鏡ワークショップ 

ミラノ工科大学で開催された2日間のワークショップ。20名の対面参加者（オンライン参加も可能）。

  • Napariプログラミングの基礎を学ぶ。
  • 光学顕微鏡用の既存プラグインを深く探求する。
  • ハンズオンセッションでNapariウィジェットを構築する。（Pythonの知識が必要）

この製品は今後のライセンス製品の一つとなる予定です。アイデアやプロトタイプを拡大するご計画がございましたら、Seeed Studio Co-Create Programをご検討ください。このプログラムを通じて、以下のメリットが得られます：

● プロトタイプから量産までのプロセスを加速
● 既存のグローバル販売ネットワークとオンライン販売プラットフォームを活用
● 包括的なマーケティングネットワークを利用してブランド認知度を向上