Manu Prakash: A 50-cent microscope that folds like origami

מתרגם: Yubal Masalker מבקר: Ido Dekkers

The year is 1800.

השנה היא 1800.

A curious little invention is being talked about.

מדברים על המצאה קטנה המעוררת סקרנות.

It's called a microscope.

קוראים לה מיקרוסקופ.

What it allows you to do

היא מאפשרת

is see tiny little lifeforms

לראות צורות-חיים זעירות

that are invisible to the naked eye.

הנסתרות מהעין הרגילה.

Soon comes the medical discovery

מייד אחר-כך מגיעה התגלית הרפואית

that many of these lifeforms are actually causes

שרבות מצורות-החיים הללו הן הגורם

of terrible human diseases.

למחלות נוראיות אצל האדם.

Imagine what happened to the society

תחשבו מה קורה בחברה

when they realized

כאשר מגלים

that an English mom in her teacup

שאמא אנגלייה שתתה מספל התה שלה

actually was drinking a monster soup,

מרק המכיל מפלצות,

not very far from here. This is from London.

לא רחוק מכאן. התמונה מלונדון.

Fast forward 200 years.

נקפוץ קדימה 200 שנה.

We still have this monster soup around,

עדיין יש לנו את מרק המפלצות,

and it's taken hold in the developing countries

והוא משגשג במדינות המתפתחות

around the tropical belt.

סביב הרצועה הטרופית.

Just for malaria itself,

רק בגלל המלריה,

there are a million deaths a year,

יש מיליון מיתות כל שנה,

and more than a billion people

ויותר ממיליארד איש ואישה

that need to be tested because they are at risk

זקוקים לאיבחון עקב היותם בסיכון

for different species of malarial infections.

לחלות במיני הידבקויות שונות של מלריה.

Now it's actually very simple to put a face

למעשה זה מאוד פשוט לזהות

to many of these monsters.

רבות מהמפלצות הללו.

You take a stain, like acridine orange

לוקחים גוון, למשל תרכובת כימית בגוון כתום,

or a fluorescent stain or Giemsa,

או הכתמת פלואורוצנט או ג'ימסה,

and a microscope, and you look at them.

ומיקרוסקופ, ומתבוננים בהם.

They all have faces.

את כולם אפשר לזהות.

Why is that so, that Alex in Kenya,

אז מדוע אלכס בקניה,

Fatima in Bangladesh, Navjoot in Mumbai,

פאטימה בבנגלדש, נאווג'וט במומבאי,

and Julie and Mary in Uganda still wait months

וג'ולי ומרי באוגנדה, עדיין ממתינים חודשים רבים

to be able to diagnose why they are sick?

לאיבחון שיאמר להם את סיבת מחלתם?

And that's primarily because scalability

זה קורה בעיקר בגלל שהעמידה בביקוש

of the diagnostics is completely out of reach.

לאיבחונים היא מחוץ להישג-יד.

And remember that number: one billion.

ויש לזכור את המספר: 1 מיליארד.

The problem lies with the microscope itself.

הבעיה נעוצה במיקרוסקופ עצמו.

Even though the pinnacle of modern science,

על אף היותו פסגת המדע המודרני,

research microscopes are not designed for field testing.

מיקרוסקופ המחקר אינו בנוי לשימוש בשטח פתוח.

Neither were they first designed

הם אף לא תוכננו מלכתחילה

for diagnostics at all.

עבור איבחונים בכלל.

They are heavy, bulky, really hard to maintain,

הם כבדים, מגושמים, קשה לתחזקם,

and cost a lot of money.

ועולים הרבה כסף.

This picture is Mahatma Gandhi in the '40s

בתמונה זו, מהאטמה גנדי בשנות ה-40 של המאה ה-20

using the exact same setup that we actually use today

משתמש באותו התקן שאנו משתמשים בו כיום,

for diagnosing T.B. in his ashram

לאיבחון שחפת באשרם שלו

in Sevagram in India.

בסוואגרם שבהודו.

Two of my students, Jim and James,

שניים מהתלמידים שלי, ג'ים וג'יימס,

traveled around India and Thailand,

הסתובבו בהודו ותאילנד,

starting to think about this problem a lot.

והחלו לחשוב עמוקות על הבעיה.

We saw all kinds of donated equipment.

ראינו ציוד שנתרם מכל הסוגים.

We saw fungus growing on microscope lenses.

ראינו פטריות הגדלות על עדשות מיקרוסקופ.

And we saw people who had a functional microscope

ראינו אנשים שהיה להם מיקרוסקופ

but just didn't know how to even turn it on.

אבל שלא ידעו אפילו כיצד להדליקו.

What grew out of that work and that trip

מה שצמח מאותה עבודה ואותו מסע

was actually the idea of what we call Foldscopes.

היה הרעיון שאנו קוראים לו 'מיקרוסקופ מתקפל'.

So what is a Foldscope?

מהו מיקרוסקופ מתקפל?

A Foldscope is a completely functional microscope,

זהו מיקרוסקופ לכל דבר,

a platform for fluorescence, bright-field,

הנושא עימו תאורה, שדה-בהיר,

polarization, projection,

מקטב, שיקוף

all kinds of advanced microscopy

וכל מיני שימושי מיקרוסקופיה

built purely by folding paper.

שנבנו אך ורק מתוך קיפולי נייר.

So, now you think, how is that possible?

כעת תגידו, כיצד הדבר אפשרי?

I'm going to show you some examples here,

אראה לכם כמה דוגמאות,

and we will run through some of them.

ונעבור עליהן.

It starts with a single sheet of paper.

זה מתחיל עם גיליון נייר יחיד.

What you see here is all the possible components

מה שרואים כאן זה כל הרכיבים הדרושים

to build a functional bright-field and fluorescence microscope.

לבניית מיקרוסקופ שדה-בהיר ובעל תאורה שעובד.

So, there are three stages:

הנה שלושת המרכיבים:

There is the optical stage, the illumination stage

יש את המרכיב האופטי, מרכיב ההארה

and the mask-holding stage.

וההתקן להחזקת הדוגמית.

And there are micro optics at the bottom

ויש את המיקרו-אופטיקה בתחתית

that's actually embedded in the paper itself.

שלמעשה משובצת בתוך הנייר עצמו.

What you do is, you take it on,

מה שעושים זה לוקחים אותו

and just like you are playing like a toy,

וכאילו משחקים בצעצוע,

which it is,

והוא באמת כזה,

I tab it off,

משחררים אותו,

and I break it off.

מפרקים אותו.

This paper has no instructions and no languages.

אין כאן הוראות ואין שימוש בשפה.

There is a code, a color code embedded,

יש קוד, הקוד משובץ לפי צבעים,

that tells you exactly how to fold that specific microscope.

אשר אומרים לנו בדיוק כיצד לקפל את המיקרוסקופ.

When it's done, it looks something like this,

כאשר מסיימים, זה נראה בערך כך,

has all the functionalities of a standard microscope,

יש בו את כל מה שיש במיקרוסקופ רגיל,

just like an XY stage,

כמו משטח לתנועה דו-מימדית,

a place where a sample slide could go,

מקום בו יישב משטח הדוגמית,

for example right here.

לדוגמא ממש כאן.

We didn't want to change this,

לא רצינו לשנות זאת,

because this is the standard

כי זה דבר

that's been optimized for over the years,

תיקני שהגיע לשלמות במשך השנים,

and many health workers are actually used to this.

ואנשי מערכת הבריאות רגילים לזה.

So this is what changes,

זה מה שהשתנה,

but the standard stains all remain the same

אבל ההכתמה הרגילה נשארת כמו שהיא

for many different diseases.

עבור המחלות השונות.

You pop this in.

משחילים את זה פנימה.

There is an XY stage,

יש את שלב הכיוונון הדו-מימדי,

and then there is a focusing stage,

ואז יש את שלב המיקוד,

which is a flexure mechanism

שזה מנגנון כיפוף

that's built in paper itself that allows us to move

הבנוי בתוך הנייר עצמו והמאפשר לנו לנוע

and focus the lenses by micron steps.

ולמקד את העדשות בקפיצות של מיקרונים.

So what's really interesting about this object,

מה שהכי מעניין במוצר הזה,

and my students hate when I do this,

והתלמידים שלי שונאים שאני עושה זאת,

but I'm going to do this anyway,

אבל אעשה בכל זאת,

is these are rugged devices.

אלה מכשירים שניתן לקמט.

I can turn it on and throw it on the floor

אפשר להפוך אותם ולזרוק על הריצפה

and really try to stomp on it.

ולדרוך עליהם.

And they last, even though they're designed

והם מחזיקים מעמד,

from a very flexible material, like paper.

אפילו שהם בנויים מחומר מאוד גמיש כמו נייר.

Another fun fact is, this is what we actually

עוד עובדה משעשעת היא שאנו

send out there as a standard diagnostic tool,

שולחים אותם ככלי איבחון סטנדרטי,

but here in this envelope

אלא שבתוך מעטפה זו

I have 30 different foldscopes

ישנם 30 מיקרוסקופים מתקפלים שונים,

of different configurations all in a single folder.

בצורות שונות, כולם באותה מעטפה.

And I'm going to pick one randomly.

אבחר אחד באופן אקראי.

This one, it turns out, is actually designed

זה, כך מתברר, תוכנן

specifically for malaria,

במיוחד למלריה,

because it has the fluorescent filters built

כי יש לו את מסנני האור שנבנו

specifically for diagnosing malaria.

במיוחד לאיבחון מלריה.

So the idea of very specific diagnostic microscopes

כך שהרעיון של מיקרוסקופים יעודיים לאיבחונים השונים

comes out of this.

נובע מתוך זה.

So up till now, you didn't actually see

עד עכשיו, לא ממש ראיתם

what I would see from one of these setups.

את מה שניתן לראות באחת מהתצורות הללו.

So what I would like to do is,

לכן מה שאני רוצה לעשות,

if we could dim the lights, please,

אם אפשר לעמעם את האורות בבקשה,

it turns out foldscopes are also projection microscopes.

מתברר שמיקרוסקופים מתקפלים הינם גם מיקרוסקופים שמקרינים.

I have these two microscopes that I'm going to turn --

יש לי כאן שני מיקרוסקופים ואפעיל --

go to the back of the wall --

אלך מאחורי הקיר --

and just project, and this way you will see

ואקרין, ככה תראו

exactly what I would see.

בדיוק מה שאני רואה.

What you're looking at --

מה שרואים כאן --

(Applause) —

(מחיאות כפיים)

This is a cross-section of a compound eye,

זהו חתך רוחב של עין-מורכבת,

and when I'm going to zoom in closer, right there,

וכאשר אתקרב אליה,

I am going through the z-axis.

אני נע על ציר ה-Z.

You actually see how the lenses are cut together

ניתן ממש לראות כיצד העדשות חתוכות

in the cross-section pattern.

בתבנית של חתך הרוחב.

Another example, one of my favorite insects,

דוגמא נוספת, אחד החרקים האהובים עליי,

I love to hate this one,

אוהב לשנוא אותו,

is a mosquito,

יתוש,

and you're seeing the antenna of a culex pipiens.

רואים את המחוש של כולכית מצויה (יתוש מצוי).

Right there.

הנה כאן.

All from the simple setup that I actually described.

הכל דרך המבנה הפשוט שתיארתי.

So my wife has been field testing

אישתי נוהגת לבחון

some of our microscopes

כמה מהמיקרוסקופים שלנו

by washing my clothes whenever I forget them

בזמן כביסת הבגדים שלי בכל פעם

in the dryer.

שאני שוכח אותם במייבש.

So it turns out they're waterproof, and --

אז מתברר שהם עמידים במים,

(Laughter) —

(צחוק)

right here is just fluorescent water,

יש כאן מים זוהרים,

and I don't know if you can actually see this.

איני יודע אם אתם יכולים לראות את זה.

This also shows you how the projection scope works.

זה מראה לכם כיצד התקן ההקרנה עובד.

You get to see the beam the way it's projected and bent.

ניתן לראות את הקרן, כיצד היא משוגרת ומתכופפת.

Can we get the lights back on again?

אפשר להדליק את האורות?

So I'm quickly going to show you,

אציג לכם במהירות,

since I'm running out of time,

מכיוון שהזמן נגמר לי,

in terms of how much it costs for us to manufacture,

כמה זה עולה לנו לייצר.

the biggest idea was roll-to-roll manufacturing,

הרעיון המבריק היה לייצר בתהליך רציף על סרט,

so we built this out of 50 cents of parts and costs.

כך שייצרנו את זה מחלקים בשווי 50 סנט.

(Applause)

(מחיאות כפיים)

And what this allows us to do

ומה שזה מאפשר לנו לעשות הוא

is to think about a new paradigm in microscopy,

לחשוב על דרך-עבודה חדשה עם מיקרוסקופ,

which we call use-and-throw microscopy.

שאנו קוראים לה מיקרוסקופיית השתמש-וזרוק.

I'm going to give you a quick snapshot

אציג לכם במהירות צילומי-בזק

of some of the parts that go in.

של כמה מהחלקים שמרכיבים זאת.

Here is a sheet of paper.

זהו גיליון נייר.

This is when we were thinking about the idea.

זה כאשר חשבנו על הרעיון.

This is an A4 sheet of paper.

זהו נייר A4.

These are the three stages that you actually see.

אלה הם שלושת השלבים שאתם רואים.

And the optical components, if you look at the inset up on the right,

והרכיבים האופטיים, אם תסתכלו על התוספת למעלה מימין,

we had to figure out a way to manufacture lenses

היה עלינו למצוא דרך לייצור עדשות

in paper itself at really high throughputs,

בתוך הנייר עצמו בקצב מאוד גבוה.

so it uses a process of self-assembly

עושים שימוש בתהליך של הרכבה עצמית

and surface tension

ומתח פנים

to build achromatic lenses in the paper itself.

כדי לבנות עדשות נטולות צבע בתוך הנייר עצמו.

So that's where the lenses go.

כאן העדשות יושבות.

There are some light sources.

יש כמה מקורות אור.

And essentially, in the end,

ובמיוחד, בסוף

all the parts line up because of origami,

כל החלקים מסתדרים בגלל קיפולי הנייר,

because of the fact that origami allows us

בגלל העובדה שהקיפולים מאפשרים לנו

micron-scale precision of optical alignment.

דיוק אופטי בקנה-מידה של מיקרונים.

So even though this looks like a simple toy,

לכן אף על-פי שזה נראה כמו צעצוע פשוט,

the aspects of engineering that go in

ההיבטים ההנדסיים שקשורים

something like this are fairly sophisticated.

בדבר כזה הם די מורכבים.

So here is another obvious thing that we would do,

הנה עוד דבר מובן מאליו שהיינו עושים.

typically, if I was going to show

אם הייתי צריך להראות לכם

that these microscopes are robust,

שהמיקרוסקופים הללו

is go to the third floor and drop it from the floor itself.

קשיחים ועמידים, הייתי עולה לקומה השלישית ומשליך אותם משם.

There it is, and it survives.

אז הנה עשינו זאת והם החזיקו מעמד.

So for us, the next step actually

לכן עבורנו, הצעד הבא הוא לסיים

is really finishing our field trials.

את בדיקות השטח.

We are starting at the end of the summer.

נתחיל בסוף הקיץ.

We are at a stage where we'll be making thousands of microscopes.

אנו בשלב בו נייצר אלפי מיקרוסקופים.

That would be the first time where we would be

זו תהיה הפעם הראשונה בה נבצע

doing field trials with the highest density

ניסויי שטח עם צפיפות הכי גבוהה

of microscopes ever at a given place.

שהיתה אי-פעם של מיקרוסקופים במקום אחד.

We've started collecting data for malaria,

התחלנו לאסוף נתונים על מלריה,

Chagas disease and giardia from patients themselves.

מחלת צ'גס וג'יארדיה, מהחולים עצמם.

And I want to leave you with this picture.

ולבסוף ברצוני להציג לכם תמונה זו.

I had not anticipated this before,

לא צפיתי זאת לפני,

but a really interesting link

אבל זהו קישור

between hands-on science education

מאוד מעניין בין חינוך למדעים

and global health.

ובריאות עולמית.

What are the tools that we're actually providing

מהם הכלים שאנו בעצם מספקים לילדים

the kids who are going to fight

שיילכו להתמודד מחר

this monster soup for tomorrow?

עם מרק המפלצות?

I would love for them to be able to just print out

הייתי מאוד רוצה להיות מסוגל להדפיס עבורם

a Foldscope and carry them around in their pockets.

מיקרוסקופ-מתקפל שיוכלו לשאתו בכיסיהם לכל מקום.

Thank you.

תודה.

(Applause)

(מחיאות כפיים)