令人難以置信的視頻首次帶我們進(jìn)入離心機(jī)

一位實(shí)驗(yàn)室技術(shù)人員轉(zhuǎn)為科學(xué)攝影師，他發(fā)明了一種相機(jī)，讓我們可以窺視離心機(jī)的黑匣子內(nèi)部，因?yàn)樗鼜臉悠分行D(zhuǎn)出來。

這些視頻令人著迷，更重要的是，它們以我們從未見過的細(xì)節(jié)向我們展示了流體動(dòng)力學(xué)。

到目前為止，荷蘭發(fā)明家莫里斯·米克斯（Maurice Mikkers）已經(jīng)將相機(jī)對準(zhǔn)了熟悉的流體，例如咖啡、冰沙和辣醬。但是離心機(jī)相機(jī)可以有各種研究應(yīng)用，從物理學(xué)和遺傳學(xué)研究到食品、廢水處理等等。

在從事科學(xué)攝影之前，米克斯曾在荷蘭國家公共衛(wèi)生與環(huán)境研究所擔(dān)任實(shí)驗(yàn)室技術(shù)員，在那里他參與了寄生蟲診斷。

在那里，米克斯無數(shù)次使用離心機(jī)，但機(jī)器內(nèi)部發(fā)生的事情仍然是一個(gè)黑匣子之謎，他內(nèi)心的攝影師一直想窺視這個(gè)謎團(tuán)。

“在實(shí)驗(yàn)室工作時(shí)，我對'離心機(jī)前'樣品和'離心后'樣品只有視覺知識，”Mikkers在發(fā)表在Medium上的一篇文章中寫道.

他從科學(xué)插圖和動(dòng)畫中知道理論上涉及的過程：“但是，我從未見過分離過程的現(xiàn)場視圖，”他解釋.

為了親自捕捉到這一點(diǎn)，米克斯花了幾個(gè)月的時(shí)間，與試圖將數(shù)碼相機(jī)安裝在旋轉(zhuǎn)速度如此之快的機(jī)器上時(shí)出現(xiàn)的技術(shù)問題作斗爭，它產(chǎn)生的力比地球表面重力強(qiáng) 2,500 倍——這當(dāng)然不僅會(huì)影響正在拍攝的樣本，還會(huì)影響記錄設(shè)備本身。

離心機(jī)的工作原理是以產(chǎn)生強(qiáng)烈離心力的速度旋轉(zhuǎn)流體。離離心機(jī)中間最遠(yuǎn)的層比靠近中間的層承受更大的離心力，因?yàn)樗鼈冊谝淮涡D(zhuǎn)中形成的圓圈要大得多。

這會(huì)影響流體中的顆粒，具體取決于它們的密度，導(dǎo)致組件分離成整齊的層，最致密的物質(zhì)被拉到最外層。

這項(xiàng)技術(shù)以用于分離血液樣本進(jìn)入紅細(xì)胞、白細(xì)胞、血小板和血漿，用于分析或捐獻(xiàn)。

它也用于從細(xì)胞中提取DNA。由于 DNA 的密度低于其他細(xì)胞成分，因此它在離心機(jī)中上升到頂部。

這種看似簡單的技術(shù)幾乎是所有基因分析和研究的基礎(chǔ)，從繪制物種基因組圖譜到檢測病毒、寄生蟲和人體中的細(xì)菌，以精確定位甚至調(diào)整定義我們身體特征的代碼。

Mikkers相機(jī)捕捉到的一些流體不會(huì)分離，但顯示出以前無法以這種方式觀察到的有趣的流體動(dòng)力學(xué)。

例如，前后對比沒有暗示沐浴露暴露在 2500 g 力下的迷人漩渦。

離心機(jī)甚至被整合到食品科學(xué)中，Mikkers的視頻引起了荷蘭特溫特大學(xué)的流體物理學(xué)家阿爾瓦羅·馬?。ˋlvaro Martin）的興趣，他在烹飪流體動(dòng)力學(xué)演示.

“離心機(jī)攝像機(jī)的鏡頭對任何流體動(dòng)力學(xué)家來說都是令人驚訝的，因?yàn)榇蠖鄶?shù)視頻中都存在大量的運(yùn)動(dòng)，遠(yuǎn)非溫和的分離運(yùn)動(dòng)，而是持續(xù)幾分鐘，”馬丁說.

因此，對于遺傳學(xué)、物理學(xué)、藝術(shù)甚至廢水處理等各個(gè)領(lǐng)域的研究人員來說，了解這個(gè)微小的自旋周期中到底發(fā)生了什么是一件大事。

Mikkers 目前正在與荷蘭代爾夫特理工大學(xué)的流變學(xué)家 Lorenzo Botto 合作開展一個(gè)他們稱之為”污泥凸輪“，探討了該技術(shù)在從廢水污泥中回收寶貴資源方面的潛在應(yīng)用。

當(dāng)水從污水中去除時(shí)，剩下的是一種令人作嘔、臭氣熏天、有害的污泥，它越來越被認(rèn)為是營養(yǎng)物質(zhì)和礦物質(zhì)的“金礦”，更不用說聚合物等合成材料了。

該項(xiàng)目旨在創(chuàng)建智能離心機(jī)攝像頭，以幫助廢水處理廠的運(yùn)營商根據(jù)污泥中的實(shí)際情況調(diào)整他們處理污泥的方式。

“這是研究人員第一次看到實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的離心機(jī)在旋轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)生的情況，這將提供許多見解，這些見解不僅可以應(yīng)用于廢水處理，還可以應(yīng)用于生物技術(shù)和食品加工等其他應(yīng)用，”Botto說說。

我們迫不及待地想看到更多。

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