TEDGlobal 2012
Manu Prakash: A 50-cent microscope that folds like origami
Manu Prakash: Ett vikbart mikroskop av origami för 50 cent
Filmed:
Readability: 4.1
2,182,867 views
Har du någon gång tryckt ut en pappersdocka eller vikt en origamisvan? TED-ledamoten Manu Prakash och hans team har skapat ett mikroskop av papper som är precis lika lätt att vika och använda! Hans sprakande demonstation visar hur denna uppfinning kan revolutionera sjukvården i utvecklingsländer… och förvandla det mesta till ett roligt, praktiskt vetenskapsexperiment.
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
Året är 1800.
00:15
A curious little invention is being talked about.
1
3070
3056
En underlig liten uppfinning
är på allas läppar,
är på allas läppar,
00:18
It's called a microscope.
2
6126
3081
nämligen "mikroskopet".
00:21
What it allows you to do
3
9207
1779
Mikroskopet gör att man kan se
00:22
is see tiny little lifeforms
4
10986
2642
små, små livsformer
00:25
that are invisible to the naked eye.
5
13628
2487
som är osynliga för blotta ögat.
Kort därefter görs
den medicinska upptäckten
den medicinska upptäckten
00:28
Soon comes the medical discovery
6
16115
2028
00:30
that many of these lifeforms are actually causes
7
18143
3085
att många av dessa livsformer
faktiskt orsakar
faktiskt orsakar
00:33
of terrible human diseases.
8
21228
2191
fruktansvärda människosjukdomar.
00:35
Imagine what happened to the society
9
23419
2785
Föreställ er hur människor reagerade
00:38
when they realized
10
26204
1988
när de insåg
00:40
that an English mom in her teacup
11
28192
2816
att en mamma i England
inte drack te ur sin kopp
inte drack te ur sin kopp
00:43
actually was drinking a monster soup,
12
31008
3136
utan en monstersoppa
00:46
not very far from here. This is from London.
13
34144
3149
- inte långt härifrån.
Bilden är från London.
Bilden är från London.
00:49
Fast forward 200 years.
14
37293
2842
Vi snabbspolar 200 år framåt i tiden.
00:52
We still have this monster soup around,
15
40135
2132
Monstersoppan finns fortfarande kvar,
00:54
and it's taken hold in the developing countries
16
42267
2855
och den har fått fäste
i utvecklingsländerna
i utvecklingsländerna
00:57
around the tropical belt.
17
45122
2416
i det tropiska bältet.
00:59
Just for malaria itself,
18
47538
2563
Malaria orsakar på egen hand
01:02
there are a million deaths a year,
19
50101
2445
en miljon dödsfall per år,
01:04
and more than a billion people
20
52546
1746
och över en miljard människor
01:06
that need to be tested because they are at risk
21
54292
2648
behöver testas, eftersom de riskerar
att drabbas av olika former av malaria.
01:08
for different species of malarial infections.
22
56940
3235
01:12
Now it's actually very simple to put a face
23
60175
2811
Det är faktiskt väldigt enkelt
att ge många av dessa monster ett ansikte.
01:14
to many of these monsters.
24
62986
1795
01:16
You take a stain, like acridine orange
25
64781
2627
Man tar ett färgämne, t.ex. akridinorange
01:19
or a fluorescent stain or Giemsa,
26
67408
2117
eller en fluorescerande färg eller Geimsa,
01:21
and a microscope, and you look at them.
27
69525
3113
och ett mikroskop, och du tittar på dem.
01:24
They all have faces.
28
72638
2380
De har alla ansikten.
01:27
Why is that so, that Alex in Kenya,
29
75018
2638
Hur kommer det sig att Alex i Kenya,
01:29
Fatima in Bangladesh, Navjoot in Mumbai,
30
77656
3228
Fatima i Bangladesh, Navjoot i Mumbai,
01:32
and Julie and Mary in Uganda still wait months
31
80884
3421
och Julie och Mary i Uganda
fortfarande måste vänta i månader
fortfarande måste vänta i månader
01:36
to be able to diagnose why they are sick?
32
84305
3579
på att få en sjukdomsdiagnos?
01:39
And that's primarily because scalability
33
87884
3026
Det beror framför allt på att
diagnostiken inte är skalbar.
01:42
of the diagnostics is completely out of reach.
34
90910
3032
01:45
And remember that number: one billion.
35
93942
3916
Och kom ihåg siffran en miljard.
01:49
The problem lies with the microscope itself.
36
97858
3901
Problemet ligger hos själva mikroskopet.
01:53
Even though the pinnacle of modern science,
37
101759
2376
Fastän de utgör höjdpunkten
inom modern vetenskap
inom modern vetenskap
01:56
research microscopes are
not designed for field testing.
not designed for field testing.
38
104135
3135
är laboratoriemikroskopen
inte anpassade för fälttester.
inte anpassade för fälttester.
01:59
Neither were they first designed
39
107270
1680
Inledningsvis var de heller inte
02:00
for diagnostics at all.
40
108950
2151
anpassade för diagnostik.
02:03
They are heavy, bulky, really hard to maintain,
41
111101
3388
De är tunga, klumpiga,
svåra att underhålla
svåra att underhålla
02:06
and cost a lot of money.
42
114489
2301
och kostar mycket.
02:08
This picture is Mahatma Gandhi in the '40s
43
116790
3405
Det här är Mahatma Gandhi på 40-talet.
02:12
using the exact same setup
that we actually use today
that we actually use today
44
120195
3294
Han använder exakt samma
apparat som vi använder idag
apparat som vi använder idag
02:15
for diagnosing T.B. in his ashram
45
123489
2684
för att diagnostisera TBC i sitt ashram
02:18
in Sevagram in India.
46
126173
2445
i Sevagram i Indien.
02:20
Two of my students, Jim and James,
47
128618
3327
Två av mina studenter, Jim och James,
02:23
traveled around India and Thailand,
48
131945
2320
reste runt i Indien och Thailand,
02:26
starting to think about this problem a lot.
49
134265
2252
och började fundera över detta problem.
02:28
We saw all kinds of donated equipment.
50
136517
2475
Vi såg alla möjliga former
av donerad utrustning.
av donerad utrustning.
02:30
We saw fungus growing on microscope lenses.
51
138992
2912
Vi såg svampar på mikroskoplinserna.
Och vi såg de som hade
ett fungerande mikroskop
ett fungerande mikroskop
02:33
And we saw people who had a functional microscope
52
141904
2195
02:36
but just didn't know how to even turn it on.
53
144099
2951
men som inte ens kunde starta det.
02:39
What grew out of that work and that trip
54
147050
2640
Resultatet av vårt arbete och vår resa
02:41
was actually the idea of what we call Foldscopes.
55
149690
3751
är vad vi har gett namnet Foldscope.
02:45
So what is a Foldscope?
56
153441
1823
Så vad är ett Foldscope?
02:47
A Foldscope is a completely functional microscope,
57
155264
3549
Ett Foldscope är
ett helt fungerande mikroskop -
ett helt fungerande mikroskop -
02:50
a platform for fluorescence, bright-field,
58
158813
3130
en plattform för fluorescens, ljusfält,
02:53
polarization, projection,
59
161943
1575
polarisering och projektion.
02:55
all kinds of advanced microscopy
60
163518
2568
Alla dessa former av avancerad mikroskopi
02:58
built purely by folding paper.
61
166086
3215
kan byggas genom att bara vika papper.
03:01
So, now you think, how is that possible?
62
169301
2861
Hur är det möjligt?
03:04
I'm going to show you some examples here,
63
172162
1963
Här ser ni ett antal exempel,
03:06
and we will run through some of them.
64
174125
1801
och jag ska gå igenom några av dem.
03:07
It starts with a single sheet of paper.
65
175926
3784
Allt som behövs är ett ark papper.
03:11
What you see here is all the possible components
66
179710
3371
Här är alla komponenter som behövs
03:15
to build a functional bright-field
and fluorescence microscope.
and fluorescence microscope.
67
183081
4425
för att bygga ett ljusfälts-
och fluorescensmikroskop.
och fluorescensmikroskop.
03:19
So, there are three stages:
68
187506
1809
Det finns tre faser:
03:21
There is the optical stage, the illumination stage
69
189315
2749
Den optiska fasen, belysningsfasen
03:24
and the mask-holding stage.
70
192064
2468
och fotomaskfasen.
03:26
And there are micro optics at the bottom
71
194532
1872
Och längst ner finns mikrooptik
03:28
that's actually embedded in the paper itself.
72
196404
2874
som faktiskt är inbäddad i själva pappret.
03:31
What you do is, you take it on,
73
199278
2504
Man fattar tag i själva komponenten,
03:33
and just like you are playing like a toy,
74
201782
2776
och precis som om det vore en leksak,
03:36
which it is,
75
204558
3087
vilket det är,
03:40
I tab it off,
76
208584
3030
trycker man ut komponenten
03:47
and I break it off.
77
215039
2182
och lossar den.
03:49
This paper has no instructions and no languages.
78
217221
2724
På arket finns inga instruktioner
eller språk.
03:51
There is a code, a color code embedded,
79
219945
2319
Det finns dock en nyckel, en färgnyckel,
03:54
that tells you exactly how to
fold that specific microscope.
fold that specific microscope.
80
222264
4611
som visar precis
hur varje mikroskop ska vikas.
hur varje mikroskop ska vikas.
03:58
When it's done, it looks something like this,
81
226875
2649
När mikroskopet är klart
ser det ut så här.
ser det ut så här.
04:01
has all the functionalities of a standard microscope,
82
229524
2731
Det har alla funktioner
som ett vanligt mikroskop har,
som ett vanligt mikroskop har,
04:04
just like an XY stage,
83
232255
1881
t.ex. ett XY-bord,
04:06
a place where a sample slide could go,
84
234136
4421
ett utrymme för objektglas,
04:10
for example right here.
85
238557
2540
här till exempel.
04:13
We didn't want to change this,
86
241097
1512
Vi ville inte ändra detta,
04:14
because this is the standard
87
242609
1372
eftersom detta är den standard
04:15
that's been optimized for over the years,
88
243981
1853
som har utvecklats under många år
04:17
and many health workers are actually used to this.
89
245834
2696
och som många hälsoarbetare är vana vid.
04:20
So this is what changes,
90
248530
1461
Så detta är vad som ändras,
04:21
but the standard stains all remain the same
91
249991
2167
men standardfärgerna förblir desamma
04:24
for many different diseases.
92
252158
1775
för många olika sjukdomar.
04:25
You pop this in.
93
253933
2932
Man för in objektglaset.
04:28
There is an XY stage,
94
256865
3886
Det finns en XY-funktion,
04:32
and then there is a focusing stage,
95
260751
1973
och en justeringsfunktion
04:34
which is a flexure mechanism
96
262724
1866
som är en böjningsmekanism
som är inbyggd i själva pappret
och som gör att vi kan röra
och som gör att vi kan röra
04:36
that's built in paper itself that allows us to move
97
264590
2553
04:39
and focus the lenses by micron steps.
98
267143
2981
och ställa in linsen med mikrometersteg.
04:42
So what's really interesting about this object,
99
270124
2133
Vad som är särskilt intressant,
04:44
and my students hate when I do this,
100
272257
1883
mina studenter avskyr när jag gör detta,
04:46
but I'm going to do this anyway,
101
274140
1761
men jag tänker göra det ändå,
04:47
is these are rugged devices.
102
275901
1956
är att dessa mikroskop är hållbara.
04:49
I can turn it on and throw it on the floor
103
277857
4577
Jag kan sätta på det
och slänga det i golvet --
och slänga det i golvet --
04:54
and really try to stomp on it.
104
282434
2952
och stampa på det ordentligt.
04:57
And they last, even though they're designed
105
285386
2375
Och de håller, trots att de är tillverkade
04:59
from a very flexible material, like paper.
106
287761
3463
i ett väldigt böjbart material som papper.
05:03
Another fun fact is, this is what we actually
107
291224
2852
En annan intressant detalj är att detta är
vad vi faktiskt skickar ut
som diagnostikverktyg.
som diagnostikverktyg.
05:06
send out there as a standard diagnostic tool,
108
294076
4055
05:10
but here in this envelope
109
298131
1769
Medan jag här i kuvertet
05:11
I have 30 different foldscopes
110
299900
2391
har 30 olika Foldscopes
05:14
of different configurations all in a single folder.
111
302291
5731
med olika konfigurationer
- allt i en mapp.
- allt i en mapp.
05:20
And I'm going to pick one randomly.
112
308022
1812
Jag kommer att välja ett slumpartat.
05:21
This one, it turns out, is actually designed
113
309834
2082
Det här är faktiskt utformat
05:23
specifically for malaria,
114
311916
1563
speciellt för malaria,
05:25
because it has the fluorescent filters built
115
313479
2311
eftersom det har
inbyggda fluorescerande filter
inbyggda fluorescerande filter
05:27
specifically for diagnosing malaria.
116
315790
2097
för att diagnostisera just malaria.
05:29
So the idea of very specific diagnostic microscopes
117
317887
3928
Så idén med
väldigt specifika diagnostikmikroskop
följer av detta.
05:33
comes out of this.
118
321815
1766
05:35
So up till now, you didn't actually see
119
323581
2939
Ni har hittills inte fått se
05:38
what I would see from one of these setups.
120
326520
2957
vad jag ser med ett av dessa mikroskop.
05:41
So what I would like to do is,
121
329477
1681
Så jag skulle vilja
05:43
if we could dim the lights, please,
122
331158
1626
att vi släcker lyset.
05:44
it turns out foldscopes are
also projection microscopes.
also projection microscopes.
123
332784
3665
Det visar sig att Foldscopes
också är projektionsmikroskop.
också är projektionsmikroskop.
05:48
I have these two microscopes that I'm going to turn --
124
336449
2534
Jag har två mikroskop här
som jag ska vända --
som jag ska vända --
05:50
go to the back of the wall --
125
338983
1753
rikta er blick mot väggen --
05:52
and just project, and this way you will see
126
340736
1708
och projicera, och nu kan ni se
05:54
exactly what I would see.
127
342444
2120
exakt vad jag ser.
05:56
What you're looking at --
128
344564
1786
Vad ni ser --
05:58
(Applause) —
129
346350
2383
(Applåder)
06:00
This is a cross-section of a compound eye,
130
348733
2636
är ett tvärsnitt av ett fasettöga,
06:03
and when I'm going to zoom in closer, right there,
131
351369
2351
och när jag zoomar in, precis här,
06:05
I am going through the z-axis.
132
353720
2244
rör jag mig genom x-axeln.
06:07
You actually see how the lenses are cut together
133
355964
3024
Ni kan se hur linserna är sammankittade
06:10
in the cross-section pattern.
134
358988
1573
i tvärsnittsmönstret.
06:12
Another example, one of my favorite insects,
135
360561
2556
Ett annat exempel -
en av mina favoritinsekter,
en av mina favoritinsekter,
06:15
I love to hate this one,
136
363117
1977
som jag älskar att hata,
06:17
is a mosquito,
137
365094
1781
är myggan,
06:18
and you're seeing the antenna of a culex pipiens.
138
366875
3762
och här ser ni en antenn på en stickmygga.
06:22
Right there.
139
370637
3363
Precis här.
06:26
All from the simple setup that I actually described.
140
374000
4213
Allt tack vare denna enkla modell
som jag har beskrivit.
som jag har beskrivit.
06:30
So my wife has been field testing
141
378213
1773
Min fru har dessutom fälttestat
06:31
some of our microscopes
142
379986
2000
några av våra mikroskop
06:33
by washing my clothes whenever I forget them
143
381986
2481
genom att tvätta mina kläder
när jag har glömt dem
när jag har glömt dem
06:36
in the dryer.
144
384467
2029
i torktumlaren.
06:38
So it turns out they're waterproof, and --
145
386496
2800
Så det visade sig att de är vattentäta, och --
06:41
(Laughter) —
146
389296
1788
(Skratt) --
06:43
right here is just fluorescent water,
147
391084
2498
här har jag vanligt fluorescerande vatten.
06:45
and I don't know if you can actually see this.
148
393582
1550
Jag vet inte om ni kan se detta.
06:47
This also shows you how
the projection scope works.
the projection scope works.
149
395132
2389
Det visar även
hur projiceringen går till.
hur projiceringen går till.
06:49
You get to see the beam the
way it's projected and bent.
way it's projected and bent.
150
397521
3653
Ni kan se hur strålen projiceras och böjs.
06:56
Can we get the lights back on again?
151
404199
2940
Kan vi tända lyset igen?
06:59
So I'm quickly going to show you,
152
407139
1787
Jag vill snabbt visa er,
07:00
since I'm running out of time,
153
408926
2049
eftersom min tid håller på att ta slut,
07:02
in terms of how much it costs for us to manufacture,
154
410975
2426
våra tillverkningskostnader.
07:05
the biggest idea was roll-to-roll manufacturing,
155
413401
3080
Vår främsta idé var R2R-tillverkning,
07:08
so we built this out of 50 cents of parts and costs.
156
416481
3122
så det kostade 50 cent att tillverka det.
07:11
(Applause)
157
419603
2859
(Applåder)
07:14
And what this allows us to do
158
422462
2095
Och detta möjliggör
07:16
is to think about a new paradigm in microscopy,
159
424557
2336
ett paradigmskifte inom mikroskopin,
07:18
which we call use-and-throw microscopy.
160
426893
2017
som vi kallar
"använd-och-släng"-mikroskopi.
07:20
I'm going to give you a quick snapshot
161
428910
2089
Jag ska snabbt visa er
07:22
of some of the parts that go in.
162
430999
1763
några av komponenterna.
07:24
Here is a sheet of paper.
163
432762
1459
Här är ett pappersark.
07:26
This is when we were thinking about the idea.
164
434221
2089
Så här såg det ut när vi skissade på idén.
07:28
This is an A4 sheet of paper.
165
436310
1355
Detta är ett A4-papper.
07:29
These are the three stages that you actually see.
166
437665
1981
Här ser ni de tre faserna.
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
För de optiska komponenterna
uppe i det högra hörnet
uppe i det högra hörnet
var vi tvungna att komma på
ett sätt att tillverka linser
ett sätt att tillverka linser
07:35
we had to figure out a way to manufacture lenses
168
443076
2427
07:37
in paper itself at really high throughputs,
169
445503
2312
i papper med väldigt hög genomströmning
07:39
so it uses a process of self-assembly
170
447815
1859
så vi använde oss av självmontering
07:41
and surface tension
171
449674
1112
och ytspänning
07:42
to build achromatic lenses in the paper itself.
172
450786
3536
för att bygga akromatiska linser
i själva pappret.
i själva pappret.
07:46
So that's where the lenses go.
173
454322
1445
Linsen placeras här.
07:47
There are some light sources.
174
455767
1612
Här är några ljuskällor.
07:49
And essentially, in the end,
175
457379
1385
Och i slutändan
07:50
all the parts line up because of origami,
176
458764
3178
kan alla delar sättas ihop
tack vare origami,
tack vare origami,
07:53
because of the fact that origami allows us
177
461942
3271
eftersom origami möjliggör
07:57
micron-scale precision of optical alignment.
178
465213
2980
optisk justering på mikrometernivå.
08:00
So even though this looks like a simple toy,
179
468193
2629
Så även om det ser ut
som en vanlig leksak,
som en vanlig leksak,
08:02
the aspects of engineering that go in
180
470822
1914
är ingenjörskonsten bakom
08:04
something like this are fairly sophisticated.
181
472736
2686
denna uppfinning ganska sofistikerad.
08:07
So here is another obvious thing that we would do,
182
475422
3235
Ett annat test som vi brukar göra
08:10
typically, if I was going to show
183
478657
1593
för att visa
08:12
that these microscopes are robust,
184
480250
1505
att mikroskopen är hållbara
08:13
is go to the third floor and
drop it from the floor itself.
drop it from the floor itself.
185
481755
3838
är att gå till tredje våningen
och kasta mikroskopet därifrån.
och kasta mikroskopet därifrån.
08:17
There it is, and it survives.
186
485593
3323
Där ser ni mikroskopet, och det höll.
08:20
So for us, the next step actually
187
488916
2177
Så för oss är nästa steg
08:23
is really finishing our field trials.
188
491093
1839
helt enkelt att slutföra våra fälttester.
08:24
We are starting at the end of the summer.
189
492932
2105
Vi kommer att börja i slutet av sommaren.
08:27
We are at a stage where we'll be
making thousands of microscopes.
making thousands of microscopes.
190
495037
2927
Vi ska nu tillverka tusentals mikroskop.
08:29
That would be the first time where we would be
191
497964
2144
Det kommer att bli första gången som vi
08:32
doing field trials with the highest density
192
500108
2085
gör fälttester med den högsta densiteten
08:34
of microscopes ever at a given place.
193
502193
2555
av mikroskop någonsin på ett givet ställe.
08:36
We've started collecting data for malaria,
194
504748
2080
Vi har börjat samla in data om malaria,
08:38
Chagas disease and giardia from patients themselves.
195
506828
3796
Chagas sjukdom och Giardia
från patienterna själva.
från patienterna själva.
08:42
And I want to leave you with this picture.
196
510624
2094
Jag vill avsluta med den här bilden.
08:44
I had not anticipated this before,
197
512718
1925
Jag hade inte föreställt mig detta,
08:46
but a really interesting link
198
514643
1687
men det finns en intressant koppling
08:48
between hands-on science education
199
516330
1895
mellan praktisk vetenskapsutbildning
08:50
and global health.
200
518225
1258
och global hälsa.
08:51
What are the tools that we're actually providing
201
519483
2926
Vilka verktyg ger vi
08:54
the kids who are going to fight
202
522409
2180
de barn som ska bekämpa
08:56
this monster soup for tomorrow?
203
524589
1918
morgondagens monstersoppa?
08:58
I would love for them to be able to just print out
204
526507
2358
Jag önskar att de kan skriva ut
09:00
a Foldscope and carry them around in their pockets.
205
528865
2129
ett Foldscope och ha det i fickan.
09:02
Thank you.
206
530994
2906
Tack.
(Applåder)
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