3D打印技术可以让盲人化学家可视化科学数据

美国一组化学家将科学图表和图像转化为盲人和视障研究人员可以接触到的触觉材料。这有助于减少希望在科学领域学习和工作的低视力人士所面临的障碍。

贝勒大学生物化学家领导的研究小组布莱恩肖使用3D打印技术将科学图像转换为薄的3D结构，称为lithophanes，以视障人士可以理解的形式呈现高分辨率数据。

肖解释说，这个项目一开始是一个有深刻个人根源的外联项目。“我之所以从事这项工作，是因为我儿子出生时双眼都有肿瘤。肖说:“尽管他失去了一只眼睛，另一只眼睛也长了肿瘤，但他的视力仍然很好，但他的一些朋友却看不见。”“这让我思考:我们如何向这些孩子展示这些酷炫的科学图像?””

肖花3500美元买了一台基本的3D打印机，开始将图片转换成触觉图形。他和他的学生们找到了一种方法，可以使薄片尽可能薄，从而减少材料的使用，加快生产速度。肖说:“当你把它们举起来对着灯看时，它们就像电脑屏幕上的图片一样亮了起来——看起来完美无瑕。”“这让我们想到，我们可以把它作为一种通用的可视化工具，这样盲人和有视力的人就可以坐在一起分享完全相同的数据。”

研究人员使用他们的方法3D打印了紫外可见和质谱，蛋白质的凝胶电泳图，教科书插图和蝴蝶甲壳素鳞片的显微照片。然后，他们比较了盲人组、蒙眼组和正常学生组以及研究人员解读数据的能力。盲人化学家在绝大多数问题上的得分至少和有视力的同行一样高。

“触觉图形并不是什么新鲜事物——我们已经有了热成型图形，你加热墨水，它就会上升，或者有了年复一年的盲文触觉图形，”解释说马修Guberman-Pfeffer他是耶鲁大学的化学家，从出生起就患有功能性失明。“但这些图形的问题在于，它们通常必须由经过长期培训的专家制作;专家必须有视力;它们通常都是粗大的盲文书籍，售价数万或数十万美元。作为一个盲人，如果你能弄到这些东西，你真的很幸运。”

“当布莱恩向我展示这些触感图形时，立刻让我震惊的是，这些触感图形是多么容易制作出来。原则上，如果软件是可访问的，盲人也可以自己做，”Guberman-Pfeffer补充道。“能够从文章中3D打印图表——这在今天是完全无法实现的——能够真正访问数据并与同事分享，并讨论他们和我同时看到的同一幅图像，这是一个巨大的可能性。”

莫娜Minkara波士顿东北大学的计算科学家，在童年时失明，他也认为，在帮助盲人和有视力的人分享科学思想方面，石粉有很大的潜力。她说:“作为一名盲人教授，我认为这是一项非常酷的技术。”“我可以用它和我所有的学生交流——这种媒介可以让我和视力正常的学生都能接触到数据。”

视觉悖论

为Hoby Wedler他是一位天生失明的化学家和企业家，这些石膏板提供了一种方法来解决一个不公平的悖论，即化学——一门专注于没有人能看到的东西的学科——已经成为视障人士的排斥。“化学不是一门视觉科学。尽管人们试图告诉我们，没有人能看到原子。化学是一门脑科学。“对我来说，学习化学最困难的部分，尤其是在学术环境中，是从文献、教科书甚至PowerPoint演示文稿中获取视觉材料，而化学是最容易的部分。”另一个困难是把我的数据放回世界。”

韦德勒说:“不管我们喜欢与否，化学已经成为一门基于我们喜欢展示数据的方式的视觉科学——因为我们确实非常依赖视觉和数字来做到这一点。”“但有了一种技术，可以轻松、廉价、快速地创造出触感图形，而我作为一个盲人化学家，在感受它们时，与有视力的化学家有着相同的优点和缺点——这实际上延长了并实现了每个人都可以获得数据的想法。”

“我认为这将极大地提高Stem领域的包容性，”评论道简埃塞克斯他是英国斯特拉斯克莱德大学的包容性科学教育专家，他没有参与该项目。“虽然最明显的受益者是那些视力受损的人，但我相信这有更广泛的影响。”

埃塞克斯解释说，使用多种感官来了解事物往往会产生更全面的理解，并指出盲人古生态学家Geerat Vermeij他描述了如何感受生物遗骸——而不是看到它们——为他提供了一个研究它们结构的不同视角。她认为，这项新技术可以为“更多人”参与Stem学科铺平道路。“最重要的是，它发出了一个强有力的信号，即有多种方式来理解物理世界，这是一个我们需要经常提醒的信息，”她补充道。

Shaw希望这项技术可以得到改进，使盲人研究人员更容易直接从期刊文章中打印出石色粉。他说:“我希望看到它自动化。”“如果我们能与一些计算机科学家合作，我们可以点击论文中的图像，然后让它在3D打印机中打印出来，就像在普通打印机中那样，那就太棒了。”

由于现在许多化学系和高中都能负担得起3D打印，Guberman-Pfeffer认为，这项技术的广泛使用还将鼓励更多视力受损和失明的年轻人从事化学事业。他说:“当我刚开始学化学时，我实际上被强烈劝阻不要学化学，因为老师觉得我不可能理解他在黑板上画的图像。”“现在，教师可以利用岩石芬画出讲课大纲，然后用3D打印出来，问题就解决了。”