TEDGlobal 2012
Manu Prakash: A 50-cent microscope that folds like origami
Manu Prakash: 50 cents pour un microscope en origami
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Vous avez sans doute déjà picoté des poupée de papier ou créé des cygnes en origami. Avec son équipe, Manu Prakash a créé un microscope en papier, d'un usage aisé et facile à plier. A travers une démonstration magistrale, Manu va montrer comment cette invention peut révolutionner la santé publique dans les pays en voie de développement, et comment presque tout peut devenir une expérience scientifique.
Manu Prakash - Physicist, inventor
TED Fellow Manu Prakash is on a mission to bring radical new technology to global health. Full bio
TED Fellow Manu Prakash is on a mission to bring radical new technology to global health. Full bio
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00:12
The year is 1800.
0
747
2323
Nous sommes en 1800.
00:15
A curious little invention is being talked about.
1
3070
3056
Une curieuse invention
défraie la chronique :
défraie la chronique :
00:18
It's called a microscope.
2
6126
3081
le microscope.
00:21
What it allows you to do
3
9207
1779
Il vous permet
00:22
is see tiny little lifeforms
4
10986
2642
d'observer des formes de vie minuscules
00:25
that are invisible to the naked eye.
5
13628
2487
qui sont invisibles à l’œil nu.
00:28
Soon comes the medical discovery
6
16115
2028
Peu après, des découvertes médicales
00:30
that many of these lifeforms are actually causes
7
18143
3085
ont montré que
ces organismes provoquent
ces organismes provoquent
00:33
of terrible human diseases.
8
21228
2191
de nombreuses pathologies
graves chez l'homme.
graves chez l'homme.
00:35
Imagine what happened to the society
9
23419
2785
Imaginez l'impact dans la société
00:38
when they realized
10
26204
1988
quand on s'est rendu compte
00:40
that an English mom in her teacup
11
28192
2816
que dans sa tasse de thé,
une maman anglaise
une maman anglaise
00:43
actually was drinking a monster soup,
12
31008
3136
buvait en fait un bouillon de monstres !
00:46
not very far from here. This is from London.
13
34144
3149
Ça se passe près de chez vous.
A Londres.
A Londres.
00:49
Fast forward 200 years.
14
37293
2842
200 ans plus tard.
00:52
We still have this monster soup around,
15
40135
2132
Le bouillon de monstres est toujours là,
00:54
and it's taken hold in the developing countries
16
42267
2855
bien installé dans
les pays en voie de développement
les pays en voie de développement
00:57
around the tropical belt.
17
45122
2416
aux environs de la ceinture tropicale.
00:59
Just for malaria itself,
18
47538
2563
Le paludisme à lui seul fait
01:02
there are a million deaths a year,
19
50101
2445
un million de morts par an.
01:04
and more than a billion people
20
52546
1746
Il faudrait dépister
01:06
that need to be tested because they are at risk
21
54292
2648
plus d'un milliard de personnes
01:08
for different species of malarial infections.
22
56940
3235
en situation de risque d'infections.
Pourtant, c'est aujourd'hui très facile
01:12
Now it's actually very simple to put a face
23
60175
2811
01:14
to many of these monsters.
24
62986
1795
de mettre un visage sur ces monstres.
01:16
You take a stain, like acridine orange
25
64781
2627
Il suffit de prendre une coloration
d'acridine orange,
d'acridine orange,
01:19
or a fluorescent stain or Giemsa,
26
67408
2117
ou un colorant fluorescent,
du Giemsa par exemple,
du Giemsa par exemple,
01:21
and a microscope, and you look at them.
27
69525
3113
et de l'observer avec un microscope.
01:24
They all have faces.
28
72638
2380
Ils ont tout une identité propre.
01:27
Why is that so, that Alex in Kenya,
29
75018
2638
Comment se fait-il alors
qu'Alex au Kenya,
qu'Alex au Kenya,
01:29
Fatima in Bangladesh, Navjoot in Mumbai,
30
77656
3228
Fatima au Bangladesh,
Navjoot à Bombay,
01:32
and Julie and Mary in Uganda still wait months
31
80884
3421
ou Julie et Mary en Ouganda,
doivent patienter plusieurs mois
01:36
to be able to diagnose why they are sick?
32
84305
3579
pour un diagnostic de leur pathologie ?
01:39
And that's primarily because scalability
33
87884
3026
La cause principale réside
dans l'impossibilité
dans l'impossibilité
01:42
of the diagnostics is completely out of reach.
34
90910
3032
de mettre en place
des diagnostics évolutifs.
des diagnostics évolutifs.
01:45
And remember that number: one billion.
35
93942
3916
Gardez ce nombre à l'esprit : un milliard.
01:49
The problem lies with the microscope itself.
36
97858
3901
C'est le microscope qui pose problème.
Bien qu'ils soient le summum
de la science moderne,
de la science moderne,
01:53
Even though the pinnacle of modern science,
37
101759
2376
01:56
research microscopes are
not designed for field testing.
not designed for field testing.
38
104135
3135
les microscopes de recherche
ne sont conçus ni pour le terrain,
01:59
Neither were they first designed
39
107270
1680
ni pour faire des diagnostics.
02:00
for diagnostics at all.
40
108950
2151
02:03
They are heavy, bulky, really hard to maintain,
41
111101
3388
Ils sont lourds, encombrants
et difficiles à entretenir.
et difficiles à entretenir.
02:06
and cost a lot of money.
42
114489
2301
Ils coûtent aussi beaucoup d'argent.
02:08
This picture is Mahatma Gandhi in the '40s
43
116790
3405
Voilà une photo de Mahatma Gandhi
dans les années 1940,
dans les années 1940,
02:12
using the exact same setup
that we actually use today
that we actually use today
44
120195
3294
dans son ashram, à Sevagram, en Inde.
Cet endroit est utilisé
aujourd'hui tel quel
aujourd'hui tel quel
02:15
for diagnosing T.B. in his ashram
45
123489
2684
02:18
in Sevagram in India.
46
126173
2445
pour dépister la tuberculose.
02:20
Two of my students, Jim and James,
47
128618
3327
Deux de mes étudiants, Jim et James
ont voyagé à travers
l'Inde et la Thaïlande,
l'Inde et la Thaïlande,
02:23
traveled around India and Thailand,
48
131945
2320
ce qui les a amené à réfléchir
beaucoup à ce problème.
beaucoup à ce problème.
02:26
starting to think about this problem a lot.
49
134265
2252
02:28
We saw all kinds of donated equipment.
50
136517
2475
Nous avons vu toutes sortes
d'équipements dont on avait fait don.
d'équipements dont on avait fait don.
On a observé de la moisissure grandir
02:30
We saw fungus growing on microscope lenses.
51
138992
2912
sur des lentilles des microscopes.
02:33
And we saw people who had a functional microscope
52
141904
2195
Et on a vu des gens qui possédaient
02:36
but just didn't know how to even turn it on.
53
144099
2951
un microscope en état de marche,
mais qui ne savaient pas l'allumer.
02:39
What grew out of that work and that trip
54
147050
2640
Ce qui est né de notre voyage
et de notre travail,
et de notre travail,
02:41
was actually the idea of what we call Foldscopes.
55
149690
3751
c'est la conception des Foldscopes.
02:45
So what is a Foldscope?
56
153441
1823
Un "Foldscope", qu'est-ce que c'est ?
02:47
A Foldscope is a completely functional microscope,
57
155264
3549
Il s'agit d'un microscope
tout à fait fonctionnel,
tout à fait fonctionnel,
02:50
a platform for fluorescence, bright-field,
58
158813
3130
qui permet toutes
sortes de microscopies avancées :
sortes de microscopies avancées :
02:53
polarization, projection,
59
161943
1575
polarisation, projection,
02:55
all kinds of advanced microscopy
60
163518
2568
fluorescence et fond clair.
02:58
built purely by folding paper.
61
166086
3215
Ce microscope est fabriqué
à partir de pliage en papier.
à partir de pliage en papier.
03:01
So, now you think, how is that possible?
62
169301
2861
Comment est-ce possible ?
03:04
I'm going to show you some examples here,
63
172162
1963
Je vais vous montrer quelques exemples.
03:06
and we will run through some of them.
64
174125
1801
03:07
It starts with a single sheet of paper.
65
175926
3784
On commence avec une feuille de papier.
03:11
What you see here is all the possible components
66
179710
3371
Ce que vous voyez ici,
ce sont tous les composants nécessaires
03:15
to build a functional bright-field
and fluorescence microscope.
and fluorescence microscope.
67
183081
4425
pour construire un microscope
fond clair et un à fluorescence.
fond clair et un à fluorescence.
03:19
So, there are three stages:
68
187506
1809
Il y a trois étapes :
03:21
There is the optical stage, the illumination stage
69
189315
2749
les stade optique, l'illumination
03:24
and the mask-holding stage.
70
192064
2468
et la table de masque.
03:26
And there are micro optics at the bottom
71
194532
1872
En bas, il y a des micro-éléments optiques
03:28
that's actually embedded in the paper itself.
72
196404
2874
incorporés dans le papier.
03:31
What you do is, you take it on,
73
199278
2504
Pour monter le microscope,
03:33
and just like you are playing like a toy,
74
201782
2776
on prend la feuille,
comme si c'était un jouet.
comme si c'était un jouet.
03:36
which it is,
75
204558
3087
En fait, c'en est un.
03:40
I tab it off,
76
208584
3030
On enlève les bordures.
On sépare chaque élément.
03:47
and I break it off.
77
215039
2182
03:49
This paper has no instructions and no languages.
78
217221
2724
Il n'y a pas d'instruction ou de langue
sur cette feuille de papier.
03:51
There is a code, a color code embedded,
79
219945
2319
Il y a un code couleur,
03:54
that tells you exactly how to
fold that specific microscope.
fold that specific microscope.
80
222264
4611
qui indique exactement
comment plier ce microscope.
03:58
When it's done, it looks something like this,
81
226875
2649
Quand c'est fait,
il ressemble à peu près à ceci.
il ressemble à peu près à ceci.
04:01
has all the functionalities of a standard microscope,
82
229524
2731
Ce microscope de papier remplit
toutes les fonctions
d'un microscope standard,
d'un microscope standard,
04:04
just like an XY stage,
83
232255
1881
avec une table XY,
04:06
a place where a sample slide could go,
84
234136
4421
pour y déposer un échantillon.
04:10
for example right here.
85
238557
2540
Ici par exemple.
04:13
We didn't want to change this,
86
241097
1512
Nous ne voulions pas changer ça
04:14
because this is the standard
87
242609
1372
car c'est la norme,
04:15
that's been optimized for over the years,
88
243981
1853
optimisée au fil des ans.
04:17
and many health workers are actually used to this.
89
245834
2696
Beaucoup de techniciens y sont habitués.
Seule la partie en papier a changé.
04:20
So this is what changes,
90
248530
1461
04:21
but the standard stains all remain the same
91
249991
2167
Mais tous les colorants standards
sont identiques
sont identiques
04:24
for many different diseases.
92
252158
1775
pour beaucoup de maladies.
04:25
You pop this in.
93
253933
2932
On met ça à l'intérieur.
04:28
There is an XY stage,
94
256865
3886
Il y a la table XY,
04:32
and then there is a focusing stage,
95
260751
1973
et puis il y a la phase de mise au point,
04:34
which is a flexure mechanism
96
262724
1866
qui est un mécanisme de flexure
intégré dans le papier
intégré dans le papier
04:36
that's built in paper itself that allows us to move
97
264590
2553
et qui nous permet de déplacer la lentille
04:39
and focus the lenses by micron steps.
98
267143
2981
et de faire la mise au point
de l'objectif avec précision.
de l'objectif avec précision.
04:42
So what's really interesting about this object,
99
270124
2133
Ce qui est vraiment génial,
c'est qu'ils sont très robustes.
04:44
and my students hate when I do this,
100
272257
1883
Mes étudiants détestent
que je fasse cela
que je fasse cela
04:46
but I'm going to do this anyway,
101
274140
1761
mais je vais le faire quand-même :
04:47
is these are rugged devices.
102
275901
1956
04:49
I can turn it on and throw it on the floor
103
277857
4577
Je peux l'allumer et le jeter par terre
04:54
and really try to stomp on it.
104
282434
2952
et essayer de le piétiner.
04:57
And they last, even though they're designed
105
285386
2375
Et ils résistent bien,
même s'ils sont construits
même s'ils sont construits
04:59
from a very flexible material, like paper.
106
287761
3463
avec un matériau extrêmement flexible
comme le papier.
comme le papier.
05:03
Another fun fact is, this is what we actually
107
291224
2852
Un autre fait amusant,
05:06
send out there as a standard diagnostic tool,
108
294076
4055
et c'est ce que nous envoyons
en tant qu'outil standard de diagnostic.
05:10
but here in this envelope
109
298131
1769
Mais dans cette enveloppe,
05:11
I have 30 different foldscopes
110
299900
2391
il y a 30 "Foldscopes" différents,
05:14
of different configurations all in a single folder.
111
302291
5731
avec des configurations différentes,
rassemblées dans un seul kit.
J'en choisis un au hasard.
05:20
And I'm going to pick one randomly.
112
308022
1812
05:21
This one, it turns out, is actually designed
113
309834
2082
Celui-ci est destiné
au dépistage du paludisme,
au dépistage du paludisme,
05:23
specifically for malaria,
114
311916
1563
05:25
because it has the fluorescent filters built
115
313479
2311
On le reconnait à ses filtres
fluorescents,
fluorescents,
05:27
specifically for diagnosing malaria.
116
315790
2097
fabriqués précisément
pour diagnostiquer cette maladie.
pour diagnostiquer cette maladie.
05:29
So the idea of very specific diagnostic microscopes
117
317887
3928
C'est de là que vient l'idée
05:33
comes out of this.
118
321815
1766
des microscopes pour
diagnostic spécifique.
diagnostic spécifique.
05:35
So up till now, you didn't actually see
119
323581
2939
Vous n'avez pas encore vu
ce que je vois
ce que je vois
05:38
what I would see from one of these setups.
120
326520
2957
grâce à l'un de ces appareils.
05:41
So what I would like to do is,
121
329477
1681
Peut-on baisser la lumière ?
05:43
if we could dim the lights, please,
122
331158
1626
Vous remarquerez,
05:44
it turns out foldscopes are
also projection microscopes.
also projection microscopes.
123
332784
3665
que les "Foldscopes" sont aussi
des microscopes à projection.
05:48
I have these two microscopes that I'm going to turn --
124
336449
2534
J'allume ces deux microscopes
05:50
go to the back of the wall --
125
338983
1753
et en les orientant vers le mur,
05:52
and just project, and this way you will see
126
340736
1708
je vais y projeter ce que je vois,
05:54
exactly what I would see.
127
342444
2120
pour vous montrer le résultat.
05:56
What you're looking at --
128
344564
1786
Ce que vous voyez,
05:58
(Applause) —
129
346350
2383
(Applaudissements) -
06:00
This is a cross-section of a compound eye,
130
348733
2636
C'est une coupe transversale
d'un oeil composé,
d'un oeil composé,
06:03
and when I'm going to zoom in closer, right there,
131
351369
2351
et quand je zoome plus près, juste là,
06:05
I am going through the z-axis.
132
353720
2244
je passe l'axe z.
06:07
You actually see how the lenses are cut together
133
355964
3024
Vous pouvez voir comment
les lentilles sont assemblées
les lentilles sont assemblées
dans le motif de la section transversale.
06:10
in the cross-section pattern.
134
358988
1573
06:12
Another example, one of my favorite insects,
135
360561
2556
Un autre exemple :
un de mes insectes préférés,
un de mes insectes préférés,
06:15
I love to hate this one,
136
363117
1977
que j'adore détester,
06:17
is a mosquito,
137
365094
1781
est le moustique.
06:18
and you're seeing the antenna of a culex pipiens.
138
366875
3762
Voici l'antenne d'un culex pipiens,
ou moustique commun.
ou moustique commun.
06:22
Right there.
139
370637
3363
Juste là.
06:26
All from the simple setup that I actually described.
140
374000
4213
Tout ça grâce au simple équipement
que je vous ai décrit.
que je vous ai décrit.
06:30
So my wife has been field testing
141
378213
1773
Ma femme a réalisé
des essais sur le terrain
06:31
some of our microscopes
142
379986
2000
pour certains microscopes.
06:33
by washing my clothes whenever I forget them
143
381986
2481
Elle lave mes vêtements
06:36
in the dryer.
144
384467
2029
quand je les oublie dans le sèche-linge.
06:38
So it turns out they're waterproof, and --
145
386496
2800
Il s'avère que les microscopes
sont imperméables aussi.
sont imperméables aussi.
06:41
(Laughter) —
146
389296
1788
(Rires) -
06:43
right here is just fluorescent water,
147
391084
2498
Quand je le plonge
dans de l'eau fluorescente,
dans de l'eau fluorescente,
06:45
and I don't know if you can actually see this.
148
393582
1550
vous pouvez voir comment fonctionne
06:47
This also shows you how
the projection scope works.
the projection scope works.
149
395132
2389
le principe de projection.
06:49
You get to see the beam the
way it's projected and bent.
way it's projected and bent.
150
397521
3653
Vous pouvez voir le rayon
tel qu'il est projeté et diffracté.
06:56
Can we get the lights back on again?
151
404199
2940
Peut-on rallumer les lumières ?
06:59
So I'm quickly going to show you,
152
407139
1787
Puisqu'il me reste peu de temps,
07:00
since I'm running out of time,
153
408926
2049
je vais vous parler rapidement
07:02
in terms of how much it costs for us to manufacture,
154
410975
2426
du coût de fabrication.
07:05
the biggest idea was roll-to-roll manufacturing,
155
413401
3080
L'idée centrale est de fabriquer
à partir de rouleaux.
à partir de rouleaux.
07:08
so we built this out of 50 cents of parts and costs.
156
416481
3122
Nos coûts de production sont de 50 cents.
07:11
(Applause)
157
419603
2859
(Applaudissements)
07:14
And what this allows us to do
158
422462
2095
C'est un nouveau paradigme :
07:16
is to think about a new paradigm in microscopy,
159
424557
2336
07:18
which we call use-and-throw microscopy.
160
426893
2017
la microscopie jetable.
07:20
I'm going to give you a quick snapshot
161
428910
2089
Je vais vous montrer rapidement
07:22
of some of the parts that go in.
162
430999
1763
quelques composants.
07:24
Here is a sheet of paper.
163
432762
1459
Voilà une feuille de papier, format A4.
07:26
This is when we were thinking about the idea.
164
434221
2089
07:28
This is an A4 sheet of paper.
165
436310
1355
Voilà les trois étapes, très visibles.
07:29
These are the three stages that you actually see.
166
437665
1981
Vous voyez les composants optiques
en haut à droite.
en haut à droite.
07:31
And the optical components, if you
look at the inset up on the right,
look at the inset up on the right,
167
439646
3430
On a dû développer dans le papier
07:35
we had to figure out a way to manufacture lenses
168
443076
2427
un système de production
de lentilles à haut rendement.
de lentilles à haut rendement.
07:37
in paper itself at really high throughputs,
169
445503
2312
On utilise un processus
07:39
so it uses a process of self-assembly
170
447815
1859
d'auto-assemblage
et de tension de surface
et de tension de surface
07:41
and surface tension
171
449674
1112
07:42
to build achromatic lenses in the paper itself.
172
450786
3536
pour fabriquer des lentilles
achromatiques en papier.
achromatiques en papier.
07:46
So that's where the lenses go.
173
454322
1445
Donc, les lentilles vont là.
07:47
There are some light sources.
174
455767
1612
Il y a des sources de lumière.
07:49
And essentially, in the end,
175
457379
1385
Fondamentalement,
07:50
all the parts line up because of origami,
176
458764
3178
tous les composants s'alignent
à cause de l'origami.
à cause de l'origami.
07:53
because of the fact that origami allows us
177
461942
3271
L'origami permet en effet
une incroyable précision
une incroyable précision
07:57
micron-scale precision of optical alignment.
178
465213
2980
d'alignement des éléments optiques.
08:00
So even though this looks like a simple toy,
179
468193
2629
Alors même si ça ressemble
à un simple jouet,
à un simple jouet,
08:02
the aspects of engineering that go in
180
470822
1914
l'ingénierie que nous appliquons
08:04
something like this are fairly sophisticated.
181
472736
2686
est vraiment sophistiquée.
08:07
So here is another obvious thing that we would do,
182
475422
3235
Je pourrais aussi vous démontrer
que ces microscopes sont robustes
08:10
typically, if I was going to show
183
478657
1593
08:12
that these microscopes are robust,
184
480250
1505
08:13
is go to the third floor and
drop it from the floor itself.
drop it from the floor itself.
185
481755
3838
en le jetant du troisième étage.
08:17
There it is, and it survives.
186
485593
3323
Le voici, et il fonctionne toujours.
08:20
So for us, the next step actually
187
488916
2177
Les essais de terrain sont
notre prochaine étape
notre prochaine étape
08:23
is really finishing our field trials.
188
491093
1839
Nous commencerons à la fin de l'été.
08:24
We are starting at the end of the summer.
189
492932
2105
08:27
We are at a stage where we'll be
making thousands of microscopes.
making thousands of microscopes.
190
495037
2927
Nous allons fabriquer
des milliers de microscopes.
des milliers de microscopes.
08:29
That would be the first time where we would be
191
497964
2144
Ce sera une grande première
de réaliser des tests sur le terrain
08:32
doing field trials with the highest density
192
500108
2085
avec un nombre record de microscopes
08:34
of microscopes ever at a given place.
193
502193
2555
concentrés sur un endroit donné.
08:36
We've started collecting data for malaria,
194
504748
2080
Nous avons commencé à recueillir
chez des patients
chez des patients
08:38
Chagas disease and giardia from patients themselves.
195
506828
3796
des données sur le paludisme,
la maladie de Chagas et le Giarda.
la maladie de Chagas et le Giarda.
08:42
And I want to leave you with this picture.
196
510624
2094
Je vais terminer avec cette image.
08:44
I had not anticipated this before,
197
512718
1925
C'était tout à fait imprévu
mais nous avons découvert
un lien intéressant
un lien intéressant
08:46
but a really interesting link
198
514643
1687
08:48
between hands-on science education
199
516330
1895
entre l'enseignement pratique des sciences
08:50
and global health.
200
518225
1258
et la santé mondiale.
08:51
What are the tools that we're actually providing
201
519483
2926
Quels sont les outils
que nous allons transmettre à nos enfants
08:54
the kids who are going to fight
202
522409
2180
afin qu'ils puissent combattre
ce bouillon de monstres?
ce bouillon de monstres?
08:56
this monster soup for tomorrow?
203
524589
1918
J'aimerais beaucoup qu'ils puissent
08:58
I would love for them to be able to just print out
204
526507
2358
imprimer un "Foldscope"
pour l'emporter dans leur poche.
pour l'emporter dans leur poche.
09:00
a Foldscope and carry them around in their pockets.
205
528865
2129
09:02
Thank you.
206
530994
2906
Merci.
(Applaudissements)
09:05
(Applause)
207
533900
4443
ABOUT THE SPEAKER
Manu Prakash - Physicist, inventorTED Fellow Manu Prakash is on a mission to bring radical new technology to global health.
Why you should listen
An assistant professor of bioengineering at Stanford University, Manu Prakash is a physicist working at the molecular scale to try and understand no less than how the world really works. As he told BusinessWeek in 2010, he is humbled and inspired by nature’s own solutions to the world's biggest problems. "I build and design tools to uncover how and why biological systems so often outsmart us. I believe one day we will be able to understand the physical design principles of life on Earth, leading to a new way to look at the world we live in."
Born in Meerut, India, Prakash earned a BTech in computer science and engineering from the Indian Institute of Technology in Kanpur before moving to the United States. He did his master’s and PhD in applied physics at MIT before founding the Prakash Lab at Stanford.
Prakash's ultra-low-cost, "print-and-fold" paper microscope won a $100,000 grant from the Gates Foundaton in 2012.
Manu Prakash | Speaker | TED.com