TEDGlobal 2012
Manu Prakash: A 50-cent microscope that folds like origami
Manu Prakash: Een microscoop van 50 cent die je als origami vouwt
Filmed:
Readability: 4.1
2,182,867 views
Manu Prakash en zijn team hebben een papieren microscoop ontwikkeld die makkelijk te vouwen en te gebruiken is. Een briljante demonstratie die laat zien hoe deze uitvinding voor een revolutie in de zorgsector in ontwikkelingslanden zou kunnen zorgen... en van bijna alles een leuk, praktisch wetenschappelijk experiment kan maken.
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
Double-click the English transcript below to play the video.
00:12
The year is 1800.
0
747
2323
Dit is het jaar 1800.
00:15
A curious little invention is being talked about.
1
3070
3056
Er wordt gepraat
over een merkwaardige uitvinding.
over een merkwaardige uitvinding.
00:18
It's called a microscope.
2
6126
3081
Het heet een microscoop.
00:21
What it allows you to do
3
9207
1779
Het maakt het mogelijk
00:22
is see tiny little lifeforms
4
10986
2642
hele kleine levensvormen te zien,
00:25
that are invisible to the naked eye.
5
13628
2487
die onzichtbaar zijn voor het blote oog.
00:28
Soon comes the medical discovery
6
16115
2028
Snel volgt de medische ontdekking
00:30
that many of these lifeforms are actually causes
7
18143
3085
dat velen van deze levensvormen
verschrikkelijke mensenziektes veroorzaken.
00:33
of terrible human diseases.
8
21228
2191
00:35
Imagine what happened to the society
9
23419
2785
Beeld je eens in
wat er in de maatschappij gebeurde
00:38
when they realized
10
26204
1988
toen men doorhad
dat een Engelse moeder
00:40
that an English mom in her teacup
11
28192
2816
eigenlijk monstersoep
uit haar kop thee dronk.
uit haar kop thee dronk.
00:43
actually was drinking a monster soup,
12
31008
3136
00:46
not very far from here. This is from London.
13
34144
3149
Dit was niet ver van hier, in Londen.
00:49
Fast forward 200 years.
14
37293
2842
We spoelen door
naar 200 jaar later.
naar 200 jaar later.
00:52
We still have this monster soup around,
15
40135
2132
De monstersoep hebben we nog steeds.
00:54
and it's taken hold in the developing countries
16
42267
2855
Ze heeft zich in de ontwikkelingslanden,
00:57
around the tropical belt.
17
45122
2416
rondom de tropische gordel, genesteld.
00:59
Just for malaria itself,
18
47538
2563
Aan malaria alleen al
01:02
there are a million deaths a year,
19
50101
2445
sterven er een miljoen mensen per jaar
01:04
and more than a billion people
20
52546
1746
en meer dan een miljard mensen
01:06
that need to be tested because they are at risk
21
54292
2648
moeten zich laten testen omdat ze risico lopen
01:08
for different species of malarial infections.
22
56940
3235
op verschillende soorten malaria-infecties.
01:12
Now it's actually very simple to put a face
23
60175
2811
Nu is het heel makkelijk
om vele van deze monsters
van een gezicht te voorzien.
van een gezicht te voorzien.
01:14
to many of these monsters.
24
62986
1795
01:16
You take a stain, like acridine orange
25
64781
2627
Hiervoor gebruik je een kleuring,
zoals acridine-oranje,
01:19
or a fluorescent stain or Giemsa,
26
67408
2117
of een fluorescerende kleuring
of Giesma-kleuring,
01:21
and a microscope, and you look at them.
27
69525
3113
en een microscoop, en je kijkt ernaar.
01:24
They all have faces.
28
72638
2380
Allemaal hebben ze een gezicht.
01:27
Why is that so, that Alex in Kenya,
29
75018
2638
Hoe kan het zijn dat Alex in Kenia,
01:29
Fatima in Bangladesh, Navjoot in Mumbai,
30
77656
3228
Fatima in Bangladesh,
Navjoot in Mumbai,
Navjoot in Mumbai,
01:32
and Julie and Mary in Uganda still wait months
31
80884
3421
en Julie en Mary in Oeganda
nog steeds maanden moeten wachten
01:36
to be able to diagnose why they are sick?
32
84305
3579
om hun ziekte te kunnen diagnosticeren?
01:39
And that's primarily because scalability
33
87884
3026
Dit is allereerst omdat schaalbaarheid
01:42
of the diagnostics is completely out of reach.
34
90910
3032
van de diagnoses totaal buiten bereik is.
01:45
And remember that number: one billion.
35
93942
3916
Herinner je dat getal: een miljard.
01:49
The problem lies with the microscope itself.
36
97858
3901
Het probleem zit hem in de microscoop zelf.
01:53
Even though the pinnacle of modern science,
37
101759
2376
Ook al zijn ze het hoogtepunt
van de moderne wetenschap,
01:56
research microscopes are
not designed for field testing.
not designed for field testing.
38
104135
3135
onderzoeksmicroscopen zijn niet
voor veldtesten ontworpen.
01:59
Neither were they first designed
39
107270
1680
Ze waren initieel ook helemaal niet
voor diagnoses ontworpen.
voor diagnoses ontworpen.
02:00
for diagnostics at all.
40
108950
2151
02:03
They are heavy, bulky, really hard to maintain,
41
111101
3388
Ze zijn zwaar, omvangrijk,
zeer moeilijk te onderhouden,
02:06
and cost a lot of money.
42
114489
2301
en ze kosten veel geld.
02:08
This picture is Mahatma Gandhi in the '40s
43
116790
3405
Deze foto is van Mahatma Gandhi
in de jaren 40,
02:12
using the exact same setup
that we actually use today
that we actually use today
44
120195
3294
die exact dezelfde opstelling gebruikt
als wij vandaag
02:15
for diagnosing T.B. in his ashram
45
123489
2684
om tuberculose in zijn ashram te Sevagram,
02:18
in Sevagram in India.
46
126173
2445
in India, te diagnosticeren.
02:20
Two of my students, Jim and James,
47
128618
3327
Twee van mijn studenten, Jim en James,
02:23
traveled around India and Thailand,
48
131945
2320
zijn door India en Thailand rondgetrokken,
02:26
starting to think about this problem a lot.
49
134265
2252
en begonnen veel na te denken
over dit probleem
over dit probleem
02:28
We saw all kinds of donated equipment.
50
136517
2475
We zagen allerlei soorten
gedoneerde uitrusting.
gedoneerde uitrusting.
02:30
We saw fungus growing on microscope lenses.
51
138992
2912
We zagen schimmel op de microscooplenzen.
02:33
And we saw people who had a functional microscope
52
141904
2195
En we zagen hoe men
een functionele microscoop had
02:36
but just didn't know how to even turn it on.
53
144099
2951
maar gewoonweg niet eens wist
hoe ze aan te zetten.
02:39
What grew out of that work and that trip
54
147050
2640
Wat uit dit werk en deze reis groeide,
02:41
was actually the idea of what we call Foldscopes.
55
149690
3751
was het idee dat wij Foldscope noemen.
02:45
So what is a Foldscope?
56
153441
1823
Wat is nou een Foldscope?
02:47
A Foldscope is a completely functional microscope,
57
155264
3549
Een Foldscope is
een volkomen functionele microscoop,
02:50
a platform for fluorescence, bright-field,
58
158813
3130
een platform voor fluorescentie,
lichtmicroscopie, polarisatie, projectie,
02:53
polarization, projection,
59
161943
1575
02:55
all kinds of advanced microscopy
60
163518
2568
en allerlei soorten geavanceerde microscopie,
02:58
built purely by folding paper.
61
166086
3215
uitsluitend gemaakt door papier te vouwen.
03:01
So, now you think, how is that possible?
62
169301
2861
Dus, denk je nu, hoe is dit mogelijk?
03:04
I'm going to show you some examples here,
63
172162
1963
Ik zal je hier een paar voorbeelden geven
03:06
and we will run through some of them.
64
174125
1801
en we zullen er een paar doorlopen.
03:07
It starts with a single sheet of paper.
65
175926
3784
Het begint met een enkel vel papier.
03:11
What you see here is all the possible components
66
179710
3371
Wat je hier ziet,
zijn alle mogelijke componenten
03:15
to build a functional bright-field
and fluorescence microscope.
and fluorescence microscope.
67
183081
4425
die nodig zijn om een functionele
licht- en fluorescentiemicroscoop te bouwen.
03:19
So, there are three stages:
68
187506
1809
Er zijn drie tafels:
03:21
There is the optical stage, the illumination stage
69
189315
2749
de optische tafel, de belichtingstafel
03:24
and the mask-holding stage.
70
192064
2468
en de tafel voor het preparaat.
03:26
And there are micro optics at the bottom
71
194532
1872
En er zijn microlenzen aan de onderkant
03:28
that's actually embedded in the paper itself.
72
196404
2874
die in het papier zelf
ingebed zijn.
ingebed zijn.
03:31
What you do is, you take it on,
73
199278
2504
Wat je doet is, je pakt het vast en,
03:33
and just like you are playing like a toy,
74
201782
2776
als of je met speelgoed aan het spelen bent,
03:36
which it is,
75
204558
3087
en dit is eigenlijk speelgoed,
03:40
I tab it off,
76
208584
3030
druk ik het uit
03:47
and I break it off.
77
215039
2182
en breek ik het af.
03:49
This paper has no instructions and no languages.
78
217221
2724
Dit vel papier bevat geen instructies
en geen talen.
03:51
There is a code, a color code embedded,
79
219945
2319
Er is een ingebedde kleurencode,
03:54
that tells you exactly how to
fold that specific microscope.
fold that specific microscope.
80
222264
4611
die je precies vertelt
hoe je deze specifieke microscoop
in elkaar vouwt.
in elkaar vouwt.
03:58
When it's done, it looks something like this,
81
226875
2649
Als je klaar bent, ziet het er zo uit,
04:01
has all the functionalities of a standard microscope,
82
229524
2731
en heeft het alle functionaliteiten
van een standaard microscoop,
04:04
just like an XY stage,
83
232255
1881
zoals een kruistafel,
04:06
a place where a sample slide could go,
84
234136
4421
een plek waar het preparaat in kan,
04:10
for example right here.
85
238557
2540
bijvoorbeeld hier.
04:13
We didn't want to change this,
86
241097
1512
Dit wilden we niet veranderen
04:14
because this is the standard
87
242609
1372
omdat het de standaard is,
04:15
that's been optimized for over the years,
88
243981
1853
die met de jaren geoptimaliseerd is.
04:17
and many health workers are actually used to this.
89
245834
2696
Veel zorgpersoneel is hieraan gewend.
04:20
So this is what changes,
90
248530
1461
Dit is dus wat verandert,
04:21
but the standard stains all remain the same
91
249991
2167
maar de standaard kleuringen
blijven allemaal hetzelfde
04:24
for many different diseases.
92
252158
1775
voor veel verschillende ziektes.
04:25
You pop this in.
93
253933
2932
Je floept dit erin.
04:28
There is an XY stage,
94
256865
3886
Er is een kruistafel
04:32
and then there is a focusing stage,
95
260751
1973
en ook een focustafel
04:34
which is a flexure mechanism
96
262724
1866
wat een vouwmechanisme is,
04:36
that's built in paper itself that allows us to move
97
264590
2553
dat in het papier zelf zit,
en waardoor we de lenzen kunnen verplaatsen
en focussen in stappen van een micrometer.
en focussen in stappen van een micrometer.
04:39
and focus the lenses by micron steps.
98
267143
2981
04:42
So what's really interesting about this object,
99
270124
2133
Het interessante
aan dit voorwerp --
aan dit voorwerp --
04:44
and my students hate when I do this,
100
272257
1883
en mijn studenten haten het als ik dit doe,
04:46
but I'm going to do this anyway,
101
274140
1761
maar ik doe het toch --
04:47
is these are rugged devices.
102
275901
1956
is dat deze apparaten robuust zijn.
04:49
I can turn it on and throw it on the floor
103
277857
4577
Ik kan het aanzetten
en het op de grond gooien
04:54
and really try to stomp on it.
104
282434
2952
en echt proberen erop te stampen.
04:57
And they last, even though they're designed
105
285386
2375
En ze verduren het,
ook al zijn ze van een heel flexibel
materiaal gemaakt,
materiaal gemaakt,
04:59
from a very flexible material, like paper.
106
287761
3463
zoals papier.
05:03
Another fun fact is, this is what we actually
107
291224
2852
Een ander aardig feit is
dat we dit opsturen,
dat we dit opsturen,
05:06
send out there as a standard diagnostic tool,
108
294076
4055
als standaard diagnostisch hulpmiddel.
05:10
but here in this envelope
109
298131
1769
Maar hier in deze envelop
05:11
I have 30 different foldscopes
110
299900
2391
heb ik 30 verschillende Foldscopes
05:14
of different configurations all in a single folder.
111
302291
5731
met verschillende configuraties,
allemaal in een map.
05:20
And I'm going to pick one randomly.
112
308022
1812
En ik ga er willekeurig een uithalen.
05:21
This one, it turns out, is actually designed
113
309834
2082
Deze, zo zie ik, is eigenlijk specifiek
05:23
specifically for malaria,
114
311916
1563
voor malaria gemaakt, omdat het
05:25
because it has the fluorescent filters built
115
313479
2311
de ingebouwde fluorescentiefilters heeft
05:27
specifically for diagnosing malaria.
116
315790
2097
die specifiek zijn voor de diagnose van malaria.
05:29
So the idea of very specific diagnostic microscopes
117
317887
3928
Dus het idee
van geheel diagnose-specifieke microscopen
vloeit hieruit voort.
05:33
comes out of this.
118
321815
1766
05:35
So up till now, you didn't actually see
119
323581
2939
Tot nu toe kon je niet zien
05:38
what I would see from one of these setups.
120
326520
2957
wat ik door deze opstellingen zou zien.
05:41
So what I would like to do is,
121
329477
1681
Wat ik zou willen doen, is --
05:43
if we could dim the lights, please,
122
331158
1626
als de lichten even
gedimd kunnen worden --
gedimd kunnen worden --
05:44
it turns out foldscopes are
also projection microscopes.
also projection microscopes.
123
332784
3665
het blijkt dat Foldscopes
ook projectiemicroscopen zijn.
05:48
I have these two microscopes that I'm going to turn --
124
336449
2534
Ik heb deze twee microscopen
die ik aan ga zetten,
op de muur richten,
op de muur richten,
05:50
go to the back of the wall --
125
338983
1753
05:52
and just project, and this way you will see
126
340736
1708
en gewoonweg projecteren,
zodat jullie precies zien
05:54
exactly what I would see.
127
342444
2120
wat ik zou zien.
05:56
What you're looking at --
128
344564
1786
Waar je naar kijkt,
(Applaus)
05:58
(Applause) —
129
346350
2383
06:00
This is a cross-section of a compound eye,
130
348733
2636
is een dwarse doorsnede
van een samengesteld oog,
06:03
and when I'm going to zoom in closer, right there,
131
351369
2351
en wanneer ik inzoom, daar,
06:05
I am going through the z-axis.
132
353720
2244
-- ik volg de z-as --
06:07
You actually see how the lenses are cut together
133
355964
3024
zie je inderdaad
hoe deze lenzen samen doorgesneden zijn,
06:10
in the cross-section pattern.
134
358988
1573
in het patroon van de dwarsdoorsnede.
06:12
Another example, one of my favorite insects,
135
360561
2556
Een ander voorbeeld,
een van mijn lievelingsinsecten,
06:15
I love to hate this one,
136
363117
1977
ik houd ervan deze te haten,
06:17
is a mosquito,
137
365094
1781
is een mug.
06:18
and you're seeing the antenna of a culex pipiens.
138
366875
3762
Je ziet hier nu de antenne
van een Culex pipiens.
06:22
Right there.
139
370637
3363
06:26
All from the simple setup that I actually described.
140
374000
4213
Allemaal met de simpele opstelling
die ik net beschreef.
Mijn vrouw heeft een paar
van onze microscopen
van onze microscopen
06:30
So my wife has been field testing
141
378213
1773
06:31
some of our microscopes
142
379986
2000
in het veld getest door,
06:33
by washing my clothes whenever I forget them
143
381986
2481
mijn kleren te wassen.
elke keer dat ik ze in de droger vergeet.
elke keer dat ik ze in de droger vergeet.
06:36
in the dryer.
144
384467
2029
06:38
So it turns out they're waterproof, and --
145
386496
2800
Het blijkt dat ze waterbestendig zijn.
06:41
(Laughter) —
146
389296
1788
(Gelach)
06:43
right here is just fluorescent water,
147
391084
2498
Dit is gewoon water met fluoresceïne.
06:45
and I don't know if you can actually see this.
148
393582
1550
Ik weet niet of jullie dit kunnen zien.
06:47
This also shows you how
the projection scope works.
the projection scope works.
149
395132
2389
Dit laat je ook zien
hoe de projectiescoop in zijn werk gaat.
06:49
You get to see the beam the
way it's projected and bent.
way it's projected and bent.
150
397521
3653
Je kunt zien hoe de lichtstraal
geprojecteerd en gebogen wordt.
geprojecteerd en gebogen wordt.
06:56
Can we get the lights back on again?
151
404199
2940
Kunnen de lichten weer aan?
06:59
So I'm quickly going to show you,
152
407139
1787
Nu zal ik snel demonstreren,
07:00
since I'm running out of time,
153
408926
2049
omdat mijn tijd er bijna op zit --
07:02
in terms of how much it costs for us to manufacture,
154
410975
2426
wat productiekosten betreft,
07:05
the biggest idea was roll-to-roll manufacturing,
155
413401
3080
was het grootste idee het walsen.
07:08
so we built this out of 50 cents of parts and costs.
156
416481
3122
We hebben dit dus
voor 50 cent aan onderdelen gemaakt.
07:11
(Applause)
157
419603
2859
(Applaus)
07:14
And what this allows us to do
158
422462
2095
Dit maakt het voor ons mogelijk
07:16
is to think about a new paradigm in microscopy,
159
424557
2336
om over een nieuw paradigma
in microscopie te denken,
07:18
which we call use-and-throw microscopy.
160
426893
2017
dat we wegwerpmicroscopie noemen.
07:20
I'm going to give you a quick snapshot
161
428910
2089
Ik zal je een snel idee geven
07:22
of some of the parts that go in.
162
430999
1763
van wat hierbij komt kijken.
07:24
Here is a sheet of paper.
163
432762
1459
Hier hebben we een vel papier.
07:26
This is when we were thinking about the idea.
164
434221
2089
Dit is toen we over het idee
aan het nadenken waren.
07:28
This is an A4 sheet of paper.
165
436310
1355
Dit is een A4 vel papier.
07:29
These are the three stages that you actually see.
166
437665
1981
Dit zijn de drie tafels die je kunt zien.
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
De optische componenten --
kijk even naar de inzet boven rechts.
07:35
we had to figure out a way to manufacture lenses
168
443076
2427
We moesten een manier vinden om de lenzen
07:37
in paper itself at really high throughputs,
169
445503
2312
in het papier zelf in te bouwen,
met hoge verwerkingssnelheid,
07:39
so it uses a process of self-assembly
170
447815
1859
en dus gebruiken we
zelfassemblage en oppervlaktespanning
zelfassemblage en oppervlaktespanning
07:41
and surface tension
171
449674
1112
07:42
to build achromatic lenses in the paper itself.
172
450786
3536
om achromatische lenzen
in het papier zelf in te bouwen.
Dat is dus waar de lenzen zitten.
07:46
So that's where the lenses go.
173
454322
1445
07:47
There are some light sources.
174
455767
1612
Er zijn een paar lichtbronnen.
07:49
And essentially, in the end,
175
457379
1385
En uiteindelijk
07:50
all the parts line up because of origami,
176
458764
3178
plaatsen alle onderdelen zichzelf
op een lijn door origami.
07:53
because of the fact that origami allows us
177
461942
3271
Origami laat ons toe
07:57
micron-scale precision of optical alignment.
178
465213
2980
op de micrometer na
een optische richtlijn te bereiken.
08:00
So even though this looks like a simple toy,
179
468193
2629
Dus ook al ziet dit eruit
als simpel speelgoed,
08:02
the aspects of engineering that go in
180
470822
1914
het is gebaseerd op gesofisticeerde
ingenieurskunde.
ingenieurskunde.
08:04
something like this are fairly sophisticated.
181
472736
2686
08:07
So here is another obvious thing that we would do,
182
475422
3235
Hier is een andere,
voor de hand liggende demonstratie.
08:10
typically, if I was going to show
183
478657
1593
Om te demonstreren
08:12
that these microscopes are robust,
184
480250
1505
dat deze microscopen robuust zijn,
08:13
is go to the third floor and
drop it from the floor itself.
drop it from the floor itself.
185
481755
3838
ga ik meestal naar de derde verdieping
en gooi ik ze naar beneden.
08:17
There it is, and it survives.
186
485593
3323
Hier is hij, en hij overleeft de val.
08:20
So for us, the next step actually
187
488916
2177
Voor ons is de volgende stap
08:23
is really finishing our field trials.
188
491093
1839
het afronden van onze veldtesten.
08:24
We are starting at the end of the summer.
189
492932
2105
We beginnen aan het einde van de zomer.
08:27
We are at a stage where we'll be
making thousands of microscopes.
making thousands of microscopes.
190
495037
2927
We hebben een stadium bereikt
dat we duizenden microscopen kunnen maken.
08:29
That would be the first time where we would be
191
497964
2144
Dit zou de eerste keer ooit zijn
08:32
doing field trials with the highest density
192
500108
2085
dat we veldtesten uitvoeren
08:34
of microscopes ever at a given place.
193
502193
2555
met zoveel microscopen op een plek.
08:36
We've started collecting data for malaria,
194
504748
2080
We zijn begonnen data
te verzamelen voor malaria,
te verzamelen voor malaria,
08:38
Chagas disease and giardia from patients themselves.
195
506828
3796
de ziekte van Chagas, en Giarda,
van patiënten zelf.
08:42
And I want to leave you with this picture.
196
510624
2094
Ik wil afronden met dit beeld.
08:44
I had not anticipated this before,
197
512718
1925
Dit had ik van tevoren niet verwacht,
08:46
but a really interesting link
198
514643
1687
maar er is een interessant verband
08:48
between hands-on science education
199
516330
1895
tussen praktisch wetenschappelijk onderwijs
08:50
and global health.
200
518225
1258
en wereldgezondheid.
08:51
What are the tools that we're actually providing
201
519483
2926
Welk gereedschap leveren we eigenlijk af
08:54
the kids who are going to fight
202
522409
2180
voor de kinderen die morgen
08:56
this monster soup for tomorrow?
203
524589
1918
het gevecht tegen deze monstersoep aangaan?
08:58
I would love for them to be able to just print out
204
526507
2358
Ik zou het geweldig vinden
als ze gewoon een Foldscope kunnen printen
09:00
a Foldscope and carry them around in their pockets.
205
528865
2129
en in hun zak kunnen steken.
09:02
Thank you.
206
530994
2906
Dank u wel.
(Applaus)
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