TEDGlobal 2012
Manu Prakash: A 50-cent microscope that folds like origami
Manu Prakash: Um microscópio de 50 cêntimos, que se dobra como um "origami".
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Talvez já tenham recortado uma boneca de papel, ou dobrado um cisne em "origami"? Manu Prakash e a sua equipa, criaram um microscópio feito de papel que é igualmente fácil de dobrar e usar. Uma demonstração brilhante que mostra como esta invenção pode revolucionar os cuidados de saúde em países em desenvolvimento... e tornar quase tudo numa experiência científica divertida e prática.
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
Estamos em 1800.
00:15
A curious little invention is being talked about.
1
3070
3056
Fala-se duma pequena invenção curiosa.
00:18
It's called a microscope.
2
6126
3081
Chama-se "microscópio".
00:21
What it allows you to do
3
9207
1779
O que permite fazer
00:22
is see tiny little lifeforms
4
10986
2642
é ver pequenas formas de vida
00:25
that are invisible to the naked eye.
5
13628
2487
que são invisíveis a olho nu.
00:28
Soon comes the medical discovery
6
16115
2028
Logo a seguir vem a descoberta médica
00:30
that many of these lifeforms are actually causes
7
18143
3085
de que muitas dessas formas de vida
são a causa de doenças humanas terríveis.
00:33
of terrible human diseases.
8
21228
2191
00:35
Imagine what happened to the society
9
23419
2785
Imaginem o que aconteceu na sociedade
00:38
when they realized
10
26204
1988
quando foi descoberto
00:40
that an English mom in her teacup
11
28192
2816
que uma mãe inglesa, na sua chávena de chá
00:43
actually was drinking a monster soup,
12
31008
3136
estava, na verdade,
a beber um caldo de monstros,
a beber um caldo de monstros,
00:46
not very far from here. This is from London.
13
34144
3149
não muito longe daqui.
Ou seja, em Londres.
00:49
Fast forward 200 years.
14
37293
2842
Avancemos rapidamente 200 anos.
00:52
We still have this monster soup around,
15
40135
2132
Continuamos a ter esse caldo de monstros,
00:54
and it's taken hold in the developing countries
16
42267
2855
que impera nos países em desenvolvimento
00:57
around the tropical belt.
17
45122
2416
em volta da faixa tropical.
00:59
Just for malaria itself,
18
47538
2563
Só por causa da malária,
01:02
there are a million deaths a year,
19
50101
2445
há um milhão de mortes por ano,
01:04
and more than a billion people
20
52546
1746
e mais de mil milhões de pessoas
01:06
that need to be tested because they are at risk
21
54292
2648
que precisam de ser analisadas
porque correm perigo
porque correm perigo
01:08
for different species of malarial infections.
22
56940
3235
de contrair vários tipos de
infecções da malária.
infecções da malária.
01:12
Now it's actually very simple to put a face
23
60175
2811
Na verdade, é muito simples identificar
01:14
to many of these monsters.
24
62986
1795
muitos desses monstros.
01:16
You take a stain, like acridine orange
25
64781
2627
Escolhemos um corante,
como o laranja de acridina
como o laranja de acridina
01:19
or a fluorescent stain or Giemsa,
26
67408
2117
ou um corante fluorescente, ou o Giemsa,
01:21
and a microscope, and you look at them.
27
69525
3113
e um microscópio, e conseguimos vê-los.
01:24
They all have faces.
28
72638
2380
Todos os monstros têm rosto.
01:27
Why is that so, that Alex in Kenya,
29
75018
2638
Então, porque é que o Alex, no Quénia,
01:29
Fatima in Bangladesh, Navjoot in Mumbai,
30
77656
3228
a Fátima em Bangladesh,
o Navjoot em Mumbai
o Navjoot em Mumbai
01:32
and Julie and Mary in Uganda still wait months
31
80884
3421
e a Julie e a Mary no Uganda,
ainda esperam meses
ainda esperam meses
01:36
to be able to diagnose why they are sick?
32
84305
3579
para saberem porque é que estão doentes?
01:39
And that's primarily because scalability
33
87884
3026
Isso ocorre, sobretudo, porque
a escalabilidade
a escalabilidade
01:42
of the diagnostics is completely out of reach.
34
90910
3032
dos diagnósticos está totalmente
fora de alcance.
fora de alcance.
01:45
And remember that number: one billion.
35
93942
3916
E lembrem-se deste número: mil milhões.
01:49
The problem lies with the microscope itself.
36
97858
3901
O problema reside no próprio microscópio.
01:53
Even though the pinnacle of modern science,
37
101759
2376
Embora sejam o ponto alto
da ciência moderna,
da ciência moderna,
01:56
research microscopes are
not designed for field testing.
not designed for field testing.
38
104135
3135
os microscópios de pesquisa
não são concebidos para testes de campo.
não são concebidos para testes de campo.
01:59
Neither were they first designed
39
107270
1680
Para começar, nem sequer foram concebidos
02:00
for diagnostics at all.
40
108950
2151
para diagnósticos.
02:03
They are heavy, bulky, really hard to maintain,
41
111101
3388
São pesados, volumosos,
e muito difíceis de manter,
e muito difíceis de manter,
02:06
and cost a lot of money.
42
114489
2301
e custam muito dinheiro.
02:08
This picture is Mahatma Gandhi in the '40s
43
116790
3405
Esta foto é de Mahatma Ghandi
nos anos 40
nos anos 40
02:12
using the exact same setup
that we actually use today
that we actually use today
44
120195
3294
a usar o mesmíssimo equipamento
que usamos hoje
que usamos hoje
02:15
for diagnosing T.B. in his ashram
45
123489
2684
para diagnosticar a tuberculose,
no seu mosteiro
no seu mosteiro
02:18
in Sevagram in India.
46
126173
2445
em Sevagram, na Índia.
02:20
Two of my students, Jim and James,
47
128618
3327
Dois dos meus alunos, Jim e James,
02:23
traveled around India and Thailand,
48
131945
2320
viajaram pela Índia e pela Tailândia,
02:26
starting to think about this problem a lot.
49
134265
2252
e começaram a pensar muito neste problema.
02:28
We saw all kinds of donated equipment.
50
136517
2475
Vimos todos os tipos de
equipamentos doados.
equipamentos doados.
02:30
We saw fungus growing on microscope lenses.
51
138992
2912
Vimos fungos a crescer
nas lentes dos microscópios.
nas lentes dos microscópios.
02:33
And we saw people who had a functional microscope
52
141904
2195
E vimos pessoas que tinham
um microscópio operacional,
um microscópio operacional,
02:36
but just didn't know how to even turn it on.
53
144099
2951
mas não sabiam sequer como o ligar.
02:39
What grew out of that work and that trip
54
147050
2640
O que resultou desse trabalho
e dessas viagens,
e dessas viagens,
02:41
was actually the idea of what we call Foldscopes.
55
149690
3751
foi a ideia do que chamamos "Foldscopes".
02:45
So what is a Foldscope?
56
153441
1823
O que é um Foldscope?
02:47
A Foldscope is a completely functional microscope,
57
155264
3549
Um Foldscope é um microscópio
totalmente funcional,
totalmente funcional,
02:50
a platform for fluorescence, bright-field,
58
158813
3130
uma plataforma para fluorescência,
campo claro,
campo claro,
02:53
polarization, projection,
59
161943
1575
polarização, projecção,
02:55
all kinds of advanced microscopy
60
163518
2568
todos os tipos de microscopia avançada
02:58
built purely by folding paper.
61
166086
3215
construído pura e simplesmente
dobrando papel.
dobrando papel.
03:01
So, now you think, how is that possible?
62
169301
2861
Devem estar a pensar:
"Como é que isso é possível?"
"Como é que isso é possível?"
03:04
I'm going to show you some examples here,
63
172162
1963
Vou mostrar aqui alguns exemplos,
03:06
and we will run through some of them.
64
174125
1801
e vamos examinar alguns deles.
03:07
It starts with a single sheet of paper.
65
175926
3784
Começa com uma simples folha de papel.
03:11
What you see here is all the possible components
66
179710
3371
O que estão a ver aqui,
são todos os componentes possíveis
são todos os componentes possíveis
03:15
to build a functional bright-field
and fluorescence microscope.
and fluorescence microscope.
67
183081
4425
para construir um microscópio
de campo claro e fluorescente.
de campo claro e fluorescente.
03:19
So, there are three stages:
68
187506
1809
Há três fases:
03:21
There is the optical stage, the illumination stage
69
189315
2749
Há a fase óptica, a fase de iluminação
03:24
and the mask-holding stage.
70
192064
2468
e a fase da máscara de protecção.
03:26
And there are micro optics at the bottom
71
194532
1872
E há micro-óptica em baixo
03:28
that's actually embedded in the paper itself.
72
196404
2874
que está embebida no próprio papel.
03:31
What you do is, you take it on,
73
199278
2504
O que fazemos, é agarrar nisto
03:33
and just like you are playing like a toy,
74
201782
2776
e, como se isto fosse um brinquedo,
03:36
which it is,
75
204558
3087
que o é,
03:40
I tab it off,
76
208584
3030
destaco-as
03:47
and I break it off.
77
215039
2182
e solto-as.
03:49
This paper has no instructions and no languages.
78
217221
2724
Este papel não tem instruções
em nenhuma língua.
em nenhuma língua.
03:51
There is a code, a color code embedded,
79
219945
2319
Há um código,
um código de cores, no papel,
um código de cores, no papel,
03:54
that tells you exactly how to
fold that specific microscope.
fold that specific microscope.
80
222264
4611
que nos diz exactamente
como montar este microscópio específico.
como montar este microscópio específico.
03:58
When it's done, it looks something like this,
81
226875
2649
Depois de montado, fica com este aspecto
04:01
has all the functionalities of a standard microscope,
82
229524
2731
e tem todas as funções de
um microscópio vulgar.
um microscópio vulgar.
04:04
just like an XY stage,
83
232255
1881
como um microscópio de medição X-Y,
04:06
a place where a sample slide could go,
84
234136
4421
um sítio onde se pode introduzir
uma amostra...
uma amostra...
04:10
for example right here.
85
238557
2540
por exemplo, aqui mesmo.
04:13
We didn't want to change this,
86
241097
1512
Não quisemos alterar isto,
04:14
because this is the standard
87
242609
1372
porque este é o padrão
04:15
that's been optimized for over the years,
88
243981
1853
que tem sido optimizado ao longo dos anos,
04:17
and many health workers are actually used to this.
89
245834
2696
e muitos trabalhadores da saúde
estão habituados a isto.
estão habituados a isto.
04:20
So this is what changes,
90
248530
1461
Portanto, o que muda é isto,
04:21
but the standard stains all remain the same
91
249991
2167
mas os corantes-padrão mantêm-se os mesmos
04:24
for many different diseases.
92
252158
1775
para muitas doenças diferentes.
04:25
You pop this in.
93
253933
2932
Introduz-se isto aqui.
04:28
There is an XY stage,
94
256865
3886
Temos uma fase X-Y
04:32
and then there is a focusing stage,
95
260751
1973
e depois há a fase de focagem,
04:34
which is a flexure mechanism
96
262724
1866
que é um mecanismo de flexão
04:36
that's built in paper itself that allows us to move
97
264590
2553
que está inserido no papel
e que nos permite
e que nos permite
04:39
and focus the lenses by micron steps.
98
267143
2981
mover e focar as lentes em "mícrons".
04:42
So what's really interesting about this object,
99
270124
2133
O que é de facto interessante
neste objecto
neste objecto
04:44
and my students hate when I do this,
100
272257
1883
— e os meus alunos odeiam
que eu faça isto,
que eu faça isto,
04:46
but I'm going to do this anyway,
101
274140
1761
mas vou fazê-lo na mesma —
04:47
is these are rugged devices.
102
275901
1956
é que são dispositivos resistentes.
04:49
I can turn it on and throw it on the floor
103
277857
4577
Posso ligá-lo e atirá-lo para o chão
04:54
and really try to stomp on it.
104
282434
2952
e pisá-lo.
04:57
And they last, even though they're designed
105
285386
2375
Mas resiste, apesar de estar feito
04:59
from a very flexible material, like paper.
106
287761
3463
num material muito flexível, como o papel.
05:03
Another fun fact is, this is what we actually
107
291224
2852
Outro facto engraçado, é que
nós imaginámo-lo como
um instrumento-padrão de diagnóstico,
um instrumento-padrão de diagnóstico,
05:06
send out there as a standard diagnostic tool,
108
294076
4055
05:10
but here in this envelope
109
298131
1769
mas aqui neste envelope
05:11
I have 30 different foldscopes
110
299900
2391
tenho 30 foldscopes diferentes
05:14
of different configurations all in a single folder.
111
302291
5731
de configurações diferentes
numa única pasta.
numa única pasta.
05:20
And I'm going to pick one randomly.
112
308022
1812
E vou escolher um ao acaso.
05:21
This one, it turns out, is actually designed
113
309834
2082
Este aqui, por acaso, é o que
foi concebido
foi concebido
05:23
specifically for malaria,
114
311916
1563
especialmente para a malária,
05:25
because it has the fluorescent filters built
115
313479
2311
porque tem incorporado
os filtros fluorescentes
os filtros fluorescentes
05:27
specifically for diagnosing malaria.
116
315790
2097
especificamente para diagnosticar
a malária.
a malária.
05:29
So the idea of very specific diagnostic microscopes
117
317887
3928
Assim, a ideia de microscópios
de diagnóstico muito específicos
de diagnóstico muito específicos
05:33
comes out of this.
118
321815
1766
provém disto.
05:35
So up till now, you didn't actually see
119
323581
2939
Até aqui, não conseguíamos ver
05:38
what I would see from one of these setups.
120
326520
2957
o que eu posso ver num destes aparelhos.
05:41
So what I would like to do is,
121
329477
1681
Portanto, o que eu queria fazer
é o seguinte...
é o seguinte...
05:43
if we could dim the lights, please,
122
331158
1626
— por favor, abaixem as luzes —
05:44
it turns out foldscopes are
also projection microscopes.
also projection microscopes.
123
332784
3665
acontece que os foldscopes
também são microscópios de projecção.
também são microscópios de projecção.
05:48
I have these two microscopes that I'm going to turn --
124
336449
2534
Tenho aqui estes dois microscópios
que vou virar
que vou virar
05:50
go to the back of the wall --
125
338983
1753
para a parede
05:52
and just project, and this way you will see
126
340736
1708
e projectar, e desse modo
05:54
exactly what I would see.
127
342444
2120
vão ver exactamente o que eu vejo
05:56
What you're looking at --
128
344564
1786
Vocês estão a olhar...
05:58
(Applause) —
129
346350
2383
(Aplausos)
06:00
This is a cross-section of a compound eye,
130
348733
2636
Isto é um corte transversal
de um olho composto.
de um olho composto.
06:03
and when I'm going to zoom in closer, right there,
131
351369
2351
Quando me aproximo mais, aqui mesmo,
06:05
I am going through the z-axis.
132
353720
2244
estou a percorrer o eixo Z.
06:07
You actually see how the lenses are cut together
133
355964
3024
Vocês estão a ver como as lentes
estão cortadas
estão cortadas
06:10
in the cross-section pattern.
134
358988
1573
no padrão de corte transversal.
06:12
Another example, one of my favorite insects,
135
360561
2556
Outro exemplo,
um dos meus insectos preferidos,
um dos meus insectos preferidos,
06:15
I love to hate this one,
136
363117
1977
— adoro odiar este aqui —
06:17
is a mosquito,
137
365094
1781
é um mosquito.
06:18
and you're seeing the antenna of a culex pipiens.
138
366875
3762
Estão a ver as antenas de um culex pipiens.
06:22
Right there.
139
370637
3363
Aqui mesmo.
06:26
All from the simple setup that I actually described.
140
374000
4213
Tudo isto no simples aparelho
que descrevi.
que descrevi.
06:30
So my wife has been field testing
141
378213
1773
A minha mulher tem andado a testar
no terreno
no terreno
06:31
some of our microscopes
142
379986
2000
alguns dos nossos microscópios
06:33
by washing my clothes whenever I forget them
143
381986
2481
lavando a minha roupa,
quando me esqueço dela
quando me esqueço dela
06:36
in the dryer.
144
384467
2029
no secador.
(Risos)
(Risos)
06:38
So it turns out they're waterproof, and --
145
386496
2800
Acontece que eles são à prova de água e,
06:41
(Laughter) —
146
389296
1788
(Risos)
06:43
right here is just fluorescent water,
147
391084
2498
isto aqui é água fluorescente,
06:45
and I don't know if you can actually see this.
148
393582
1550
e não sei se conseguem ver isto.
06:47
This also shows you how
the projection scope works.
the projection scope works.
149
395132
2389
Isto também vos mostra
como funciona a projecção.
como funciona a projecção.
06:49
You get to see the beam the
way it's projected and bent.
way it's projected and bent.
150
397521
3653
Conseguimos ver o brilho,
a forma como se projecta e se inclina.
a forma como se projecta e se inclina.
06:56
Can we get the lights back on again?
151
404199
2940
Podem acender as luzes outra vez?
06:59
So I'm quickly going to show you,
152
407139
1787
Vou mostrar-vos rapidamente
07:00
since I'm running out of time,
153
408926
2049
— porque o tempo está a esgotar-se —
07:02
in terms of how much it costs for us to manufacture,
154
410975
2426
quanto nos custa fabricar isto.
07:05
the biggest idea was roll-to-roll manufacturing,
155
413401
3080
A intenção era o fabrico em série,
07:08
so we built this out of 50 cents of parts and costs.
156
416481
3122
por isso construímos isto a partir
de peças e custos de 50 cêntimos.
de peças e custos de 50 cêntimos.
07:11
(Applause)
157
419603
2859
(Aplausos)
07:14
And what this allows us to do
158
422462
2095
E o que isto nos permite fazer
07:16
is to think about a new paradigm in microscopy,
159
424557
2336
é pensar num novo paradigma
na microscopia,
na microscopia,
07:18
which we call use-and-throw microscopy.
160
426893
2017
a que chamamos microscopia
de usar-e-deitar-fora.
de usar-e-deitar-fora.
07:20
I'm going to give you a quick snapshot
161
428910
2089
Vou dar-vos uma rápida ideia
07:22
of some of the parts that go in.
162
430999
1763
de algumas das partes que o compõem.
07:24
Here is a sheet of paper.
163
432762
1459
Isto é uma folha de papel.
07:26
This is when we were thinking about the idea.
164
434221
2089
— isto é quando estávamos
a pensar na ideia —
a pensar na ideia —
07:28
This is an A4 sheet of paper.
165
436310
1355
Isto é uma folha de papel A-4.
07:29
These are the three stages that you actually see.
166
437665
1981
Isto estão as três fases
que acabaram de ver.
que acabaram de ver.
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
E os componentes ópticos,
se repararem aqui à direita,
se repararem aqui à direita,
07:35
we had to figure out a way to manufacture lenses
168
443076
2427
tivemos que imaginar
uma forma de fabricar lentes em papel,
uma forma de fabricar lentes em papel,
07:37
in paper itself at really high throughputs,
169
445503
2312
com uma produtividade muito alta,
07:39
so it uses a process of self-assembly
170
447815
1859
por isso, usamos um processo
de auto-montagem
de auto-montagem
07:41
and surface tension
171
449674
1112
e de tensão superficial
07:42
to build achromatic lenses in the paper itself.
172
450786
3536
para construir lentes acromáticas
no próprio papel.
no próprio papel.
07:46
So that's where the lenses go.
173
454322
1445
É aqui que entram as lentes.
07:47
There are some light sources.
174
455767
1612
Há umas fontes de luz.
07:49
And essentially, in the end,
175
457379
1385
E, essencialmente, no fim de tudo,
07:50
all the parts line up because of origami,
176
458764
3178
todas as partes se encaixam,
por causa do "origami".
por causa do "origami".
07:53
because of the fact that origami allows us
177
461942
3271
porque o "origami" permite-nos
07:57
micron-scale precision of optical alignment.
178
465213
2980
uma precisão, à escala do "mícron",
do alinhamento óptico.
do alinhamento óptico.
08:00
So even though this looks like a simple toy,
179
468193
2629
Embora isto pareça um simples brinquedo,
08:02
the aspects of engineering that go in
180
470822
1914
os aspectos de engenharia que constituem
08:04
something like this are fairly sophisticated.
181
472736
2686
uma coisa como esta,
são bastante sofisticados.
são bastante sofisticados.
08:07
So here is another obvious thing that we would do,
182
475422
3235
Eis outra coisa óbvia
que tínhamos que fazer
que tínhamos que fazer
08:10
typically, if I was going to show
183
478657
1593
se queríamos demonstrar
08:12
that these microscopes are robust,
184
480250
1505
que estes microscópios eram robustos,
08:13
is go to the third floor and
drop it from the floor itself.
drop it from the floor itself.
185
481755
3838
era subir ao terceiro andar
e atirá-lo da janela abaixo.
e atirá-lo da janela abaixo.
08:17
There it is, and it survives.
186
485593
3323
Cá está... e sobreviveu!
08:20
So for us, the next step actually
187
488916
2177
Para nós, o passo seguinte
08:23
is really finishing our field trials.
188
491093
1839
é acabar os nossos testes de campo.
08:24
We are starting at the end of the summer.
189
492932
2105
Vamos começar no fim do verão.
08:27
We are at a stage where we'll be
making thousands of microscopes.
making thousands of microscopes.
190
495037
2927
Estamos numa fase prestes
a construir milhares de microscópios.
a construir milhares de microscópios.
08:29
That would be the first time where we would be
191
497964
2144
Será a primeira vez em que estaremos
08:32
doing field trials with the highest density
192
500108
2085
a fazer testes de campo com
a maior densidade jamais existente,
a maior densidade jamais existente,
08:34
of microscopes ever at a given place.
193
502193
2555
de microscópios num determinado local.
08:36
We've started collecting data for malaria,
194
504748
2080
Começámos a recolher dados para a malária,
08:38
Chagas disease and giardia from patients themselves.
195
506828
3796
para a doença de Chagas
e para a giárdia, a partir dos doentes.
e para a giárdia, a partir dos doentes.
08:42
And I want to leave you with this picture.
196
510624
2094
E eu quero deixar-vos com esta imagem.
08:44
I had not anticipated this before,
197
512718
1925
Não tinha previsto isto
08:46
but a really interesting link
198
514643
1687
mas existe uma ligação muito interessante
08:48
between hands-on science education
199
516330
1895
entre o ensino da ciência
08:50
and global health.
200
518225
1258
e a saúde global.
08:51
What are the tools that we're actually providing
201
519483
2926
Quais são as ferramentas
que estamos a proporcionar
que estamos a proporcionar
08:54
the kids who are going to fight
202
522409
2180
às crianças que amanhã vão combater
08:56
this monster soup for tomorrow?
203
524589
1918
este caldo de monstros?
08:58
I would love for them to be able to just print out
204
526507
2358
Eu adorava que elas pudessem imprimir
09:00
a Foldscope and carry them around in their pockets.
205
528865
2129
um Foldscope e andar com ele no bolso.
09:02
Thank you.
206
530994
2906
Obrigado.
09:05
(Applause)
207
533900
4443
(Aplausos)
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