George Whitesides: A lab the size of a postage stamp

ジョージ・ホワイトサイド：切手サイズの検査室

翻訳: Keiichi Kudo 校正: Takanori Sasaki

The problem I want to talk with you about is really the problem of:

皆さんにお話したいのは

How does one supply health care in a world in which cost is everything?

コストが最優先の世界で いかに医療を提供するかという問題です

How do you do that?

どうしたらいいでしょう?

And the basic paradigm we want to suggest to you,

私が提案したいと思っている

I want to suggest to you,

基本的な考え方は

is one in which you say that in order to treat disease,

病気を治療するためには

you have to first know what you're treating, that's diagnostics,

まず何を治療しているのか 知らなくてはならない

つまり 診断してから治療を行う ということです

and then you have to do something.

The program we're involved in is something we call "Diagnostics for All,"

私達はこの活動を 「全ての人のための臨床検査」または

or "zero-cost diagnostics."

「ゼロコストの臨床検査」と呼んでいます

How do you provide medically relevant information

医学的に適切な情報を どうやったら

at as close as possible to zero cost?

限りなくゼロに近いコストで 提供できるでしょうか?

How do you do it?

どうします?

Let me just give you two examples.

例を二つ挙げましょう

The rigors of military medicine are not so dissimilar from the third world:

軍事医学の困難さは 第三世界のそれと さほど違いがありません

poor resources, a rigorous environment -- a series of problems --

資源の少なさ 困難な環境 その他諸々

light weight and things of this kind.

軽量化の問題などもです

And also they're not so different from the home health care

それは在宅医療や 診断システムと

and diagnostic system world.

さほど変わりません

So, the technology I want to talk about is for the third world,

従って 私がお話したいことは

第三世界 開発途上国のためのものですが

for the developing world,

but it has, I think, much broader application,

幅広く応用が利くと思います

because information is so important in the health care system.

なぜなら 医療制度では 情報は非常に重要だからです

So you see two examples here.

ここに例が二つあります

One is a lab that is actually a fairly high-end laboratory in Africa.

一つは アフリカでは最高レベルの 検査施設です（右下）

The second is basically an entrepreneur who is set up and doing who-knows-what

もう一つは 要するに商売人で

市場にテーブルを設置して よくわからないことをしています

at a table in a market.

I don't know what kind of health care is delivered there.

そこでの医療状況は 分かりませんが

But it's not really what is probably most efficient.

最も効率的なものでないのは 確かです

What is our approach?

私達のアプローチは どんなでしょう?

The way in which one typically approaches a problem of lowering cost,

コストを下げるという 問題に対する

starting from the perspective of the United States,

私たちの典型的な手法は アメリカ合衆国の視点から出発し

is to take our solution,

私たちの解決法を使い

and then try to cut cost out of it.

それでコストを下げよう というものです

No matter how you do that,

どうやっても

you're not going to start with a $100,000 instrument

10万ドルの機械から始めて

and bring it down to no cost.

ゼロコストにはなりません

It isn't going to work.

そう上手くはいきません

So the approach we took was the other way around, to ask:

だから我々は全く逆の方法を 取りました

What is the cheapest possible stuff

最も安価な診断機械を作り

that you could make a diagnostic system out of,

有益な情報を取り出す

and get useful information and add function?

そして機能を加えていくことです

And what we've chosen is paper.

何かというと 答えは紙でした

What you see here is a prototypic device.

これは試作品です

It's about a centimeter on the side.

一辺が1cmくらいです

It's about the size of a fingernail.

爪くらいの大きさです

The lines around the edges are a polymer.

ふちの線は ポリマーです

It's made of paper.

紙で出来ていますから

And paper, of course, wicks fluid, as you know, paper, cloth --

液体を吸い上げます 紙 布などがそうです

drop wine on the tablecloth,

テーブルクロスに ワインをこぼすと

and the wine wicks all over everything.

ワインが全体に 広がりますよね

Put it on your shirt, it ruins the shirt.

シャツにこぼせば 台無しになってしまう

That's what a hydrophilic surface does.

親水性の表面ではそうなります

So in this device, the idea is that you drip the bottom end of it

つまりこの装置の場合 一番下のところに

in a drop of, in this case, urine.

一滴尿をたらします

The fluid wicks its way into those chambers at the top.

液体は 上の方にある区画まで 染みていきます

The brown color indicates the amount of glucose in the urine,

尿中ブドウ糖の量を茶色で示し

the blue color indicates the amount of protein in the urine.

タンパク質の量を青色で示します

And the combination of those two is a first-order shot

この２つの組み合わせが あなたが検査したい物の

at a number of useful things that you want.

第一弾となります

So, this is an example of a device made from a simple piece of paper.

これが 普通の紙でできた 装置の例です

Now, how simple can you make the production?

どれくらい簡単に これを作れるでしょうか?

Why do we choose paper?

なぜ紙を選んだのか?

There's an example of the same thing on a finger,

実際に指先に 乗せてみた例があるので

showing you basically what it looks like.

どんな感じかわかりますね

One reason for using paper is that it's everywhere.

紙を使う理由の一つは どこにでもあるからです

We have made these kinds of devices using napkins and toilet paper

これらの装置を ナプキンや

トイレットペーパー、包み紙 いろんなもので作りました

and wraps, and all kinds of stuff.

So the production capability is there.

ほぼ 何でも利用できます

The second is, you can put lots and lots of tests in a very small place.

二つ目は 非常にたくさんの検査項目を 小さくまとめられる点です

I'll show you in a moment that the stack of paper there

のちほど皆さんに 一束の紙で

would probably hold something like 100,000 tests,

10万くらいの検査項目を

something of that kind.

分析できることを お見せします

And then finally, a point you don't think of so much

三つ目は 世界的に医学ではあまり

in developed world medicine:

考えないことですが

it eliminates sharps.

鋭利な部品を含まないことです

And what sharps means is needles, things that stick.

鋭利なものとは 針とかそういうものです

If you've taken a sample of someone's blood

採取した誰かの血液が

and the someone might have hepatitis C,

C型肝炎ウィルスを 持っているかも知れない場合

you don't want to make a mistake and stick it in you.

間違ってその針を自分に

You don't want to do that.

刺したくはないですよね

So how do you dispose of that?

それに廃棄の問題もあります

It's a problem everywhere, and here, you simply burn it.

紙なら単に燃やせばいい

So it's a sort of a practical approach to starting on things.

取っかかりとしては 実践的なアプローチです

Now, you say, "If paper is a good idea,

でも 紙が丁度いいなら

other people have surely thought of it."

誰がかが すでに 思いついたはずですよね

And the answer is, of course, yes.

答えは「もちろん その通り」です

Those half of you, roughly, who are women,

ここにいる大体半分は 女性ですが

at some point may have had a pregnancy test.

妊娠テストを 受けた人もいるでしょう

And the most common of these is in a device

その場合 普通の検査器具は

that looks like the thing on the left.

左側に示してあるようなものです

It's something called a lateral-flow immunoassay.

「側方流動免疫測定法」 と呼ばれるものです

In that particular test,

このテストの場合は

urine, either containing a hormone called hCG,

「ヒト絨毛性ゴナドトロピン」 というホルモンが

does or does not flow across a piece of paper.

尿中にあるかどうかを 試験紙で調べます

And there are two bars; one bar indicates that the test is working,

線が２本あり １本目が テストが機能しているかを示し

and if the second bar shows up, you're pregnant.

２本目が現れれば 妊娠しているわけです

This is a terrific kind of test in a binary world,

二者択一の場合は これは素晴らしい検査です

and the nice thing about pregnancy is either you are pregnant

妊娠の場合ありがたい事に

or you're not pregnant;

「イエス」か「ノー」しかありません

you're not partially pregnant or thinking about being pregnant

「部分的妊娠」とか 「妊娠を考え中」とか

or something of that sort.

そういうことはありません

So it works very well there, but it doesn't work very well

そういう場合は 非常にうまく行きます

しかしもっと定量的な結果が 必要な場合はうまくいきません

when you need more quantitative information.

ディップスティックもあります

There are also dipsticks,

but if you look at the dipsticks,

このディップスティックは

they're for another kind of urine analysis.

別の尿検査のためのものです

There are an awful lot of colors and things like that.

いろんな色がありますね

What do you actually do about that in a difficult circumstance?

複雑な検査は どうしたらいいでしょう?

So the approach we started with is to ask:

私達は こう自らに 問いかけました

Is it really practical to make things of this sort?

「こういうモノを作るのは実用的か?」

And that problem is now, in a purely engineering way, solved.

これは純粋に技術的に 解決されました

And the procedure that we have is simply to start with paper.

その手順は 単に紙から始めるだけです

You run it through a new kind of printer called a wax printer.

新しいタイプの 「ワックスプリンター」でやるのです

The wax printer does what looks like printing.

ワックスプリンターは まあプリンターのようなことをします

It is printing.

プリントするんです

You put that on, you warm it a little bit,

ワックスを装着し 温めると

the wax prints through, so it absorbs into the paper,

ワックスがプリントされ 紙に染み込みます

and you end up with the device you want.

そして思い通りの試験紙が 出来上がります

The printers cost 800 bucks now.

プリンターは800ドルくらい

We estimate that if you were to run them 24 hours a day,

予想では 24時間稼働すれば

they'd make about 10 million tests a year.

年間1000万の検査ができます

So it's a solved problem. That particular problem is solved.

つまりこの問題は これで解決です

And there is an example of the kind of thing that you see.

だいたい ご覧になっている ようなものができます

That's on a piece of 8 by 12 paper.

20 X 30センチの紙に プリントされます

That takes about two seconds to make.

1枚が約2秒くらいでできます

And so I regard that as done.

完成と言って良いでしょう

There's a very important issue here,

ここに大事なポイントがあります

which is that because it's a printer, a color printer, it prints colors.

これはプリンターなので

カラープリンターなので 色が印刷できます

That's what color printers do.

I'll show you in a moment, that's actually quite useful.

それがとても役に立つのです

Now, the next question that you would like to ask is:

次に知りたいのは

What would you like to measure? What would you like to analyze?

何を測るのか? ですよね 何を分析するのか?

And the thing you'd most like to analyze, we're a fair distance from.

一番分析したいのは 測定の難しい

It's what's called "fever of undiagnosed origin."

「原因不明熱」です

Someone comes into the clinic, they have a fever, they feel bad.

誰かが診療所にやってきて

熱があるし 調子が悪い　 診断は?

What do they have?

Do they have TB? Do they have AIDS? Do they have a common cold?

結核か?　エイズなのか? ただの風邪か?

The triage problem.

トリアージ(分別)の問題です

That's a hard problem for reasons I won't go through.

詳しくは説明しませんが 難問です

There are an awful lot of things that you'd like to distinguish among.

鑑別したいものが 非常にたくさんあります

But then there are a series of things --

エイズ、肝炎、マラリアや

AIDS, hepatitis, malaria, TB, others --

結核など 病気の診断や

and simpler ones, such as guidance of treatment.

治療効果判定の指標など 単純なものもあります

Now, even that's more complicated than you think.

しかしそれでも想像するより ずっと複雑です

A friend of mine works in transcultural psychiatry,

私の友人が 比較文化精神医学の 仕事をしています

and he is interested in the question

彼は 人々がなぜ

of why people do and don't take their meds.

薬を飲まないのかという 問題に関心があります

So Dapsone, or something like that, you have to take for a while.

しばらく服用しなくてはならない

He has a wonderful story of talking to a villager in India

「ダプソン」とかいう薬について

インドの村人との 素晴らしい会話の物語があります

and saying,

"Have you taken your Dapsone?" "Yes."

「ダプソンは飲みましたか?」「はい」

"Have you taken it every day?" "Yes."

「毎日飲んでいますか?」「はい」

"Have you taken if for a month?" "Yes."

「1ヶ月は飲みましたか?」「はい」

What the guy actually meant

村人が言っているのは 実は

was that he'd fed a 30-day dose of Dapsone to his dog that morning.

30日分のダプソンを 今朝まとめて 犬に飲ませたということです

(Laughter)

（笑）

And he was telling the truth, because in a different culture,

彼はまじめです なぜなら ある文化では

the dog is a surrogate for you;

犬はあなたの代理であり

"today," "this month," "since the rainy season" --

「今日」「今月」「雨期からずっと」など

there are lots of opportunities for misunderstanding.

誤解の可能性は いくらでもあるからです

(Laughter)

（笑）

And so an issue here is to, in some cases, figure out

「医者の指示に従う」といった 些細な事も

how to deal with matters that seem uninteresting, like compliance.

時に 問題になるということです

Now, take a look at what a typical test looks like.

典型的な検査がどうなるかを 見てみましょう

Prick a finger, you get some blood -- about 50 microliters.

指先を刺して 採血します 大体50マイクロリットルくらい

That's about all you're going to get,

それくらいしか得られません

because you can't use the usual sort of systems.

普通の装置は使えません

You can't manipulate it very well;

難しい作業は行えませんから

I'll show something about that in a moment.

あとからお見せしますが

So you take the drop of blood, no further manipulations,

採血したら それ以上いじりません

you put it on a little device,

そのまま この器具に垂らします

the device filters out the blood cells, lets the serum go through,

器具が血球をフィルタし 血清を通過させ

and you get a series of colors down in the bottom there.

一番下に幾つかの色が現れます

And the colors indicate "disease" or "normal."

色が 病気か正常かを示すのです

But even that's complicated,

それでもまだ複雑です

because to me, colors might indicate "normal,"

人によって「正常」の色の 判断基準が異なりますから

but after all, we're all suffering from probably an excess of education.

結局のところ我々は 教育されすぎで困っているのです

What do you do about something which requires quantitative analysis?

定量分析を必要とする場合は どうしたらいいのか?

And so the solution that we and many other people

我々や他の人々が考えた

are thinking about there,

解決方法

and at this point, there is a dramatic flourish,

しかも現在急速に 広がりつつあるもので

and out comes the universal solution to everything these days,

今日のあらゆることの 解決になりつつあるのは

which is a cell phone --

携帯電話です

in this particular case, a camera phone.

この場合は特に カメラ付き携帯です

They're everywhere -- six billion a month in India.

インドではどこでも手に入り 毎月600万台売れています

And the idea is that what one does is to take the device,

どうするかというと まずは器具を使って

you dip it, you develop the color,

検査します　 色が出ますね

you take a picture, the picture goes to a central laboratory.

写真を撮り 検査センターに送ります

You don't have to send out a doctor,

医者を派遣する必要はありません

you send out somebody who can just take the sample,

採血のできる人を 派遣すればいいわけです

and in the clinic either a doctor, or ideally, a computer in this case,

診療所では医者か この場合は理想的には

does the analysis.

コンピュータが 分析するわけです

Turns out to work actually quite well,

特に色見本が印刷してある場合は

particularly when your color printer has printed the color bars

結果の評価方法がわかるので

非常に上手く行くことが 分かりました

that indicate how things work.

So my view of the health care worker of the future

だから私は 将来のヘルスケアワーカーは

is not a doctor, but an 18-year-old,

医師ではなく

バックパック一杯の 検査キットおよび

otherwise unemployed, who has two things:

たまに採血するための 採血針と

a backpack full of these tests and a lancet

to occasionally take a blood sample,

機関銃をもった 18歳くらいの少年か

and an AK-47.

無職の人です

And these are the things that get him through his day.

それで仕事をこなして いくわけです

(Laughter)

（笑）

There's another very interesting connection here,

もう一つ面白い つながりがあります

and that is, that what one wants to do is pass through useful information

我々がやりたいのは 有用な情報を とても品質の悪い

over what is generally a pretty awful telephone system.

電話システムを使って 送ることです

It turns out there's an enormous amount of information

この問題に関しては すでに非常に多くの情報があります

already available on that subject, which is the Mars Rover problem.

「マーズローバー問題」です

How do you get back an accurate view of the color on Mars

非常にわずかしか 通信帯域がないのに

if you have a really terrible bandwidth to do it with?

どうやって火星から正確な カラー映像を送れたのか?

And the answer is not complicated,

答えはさほど 複雑ではありませんが

but it's one which I don't want to go through here,

今日はその点を 追求することはしません

other than to say that the communication systems for doing this

ただ こういうことに使う 通信システムは

非常に良く開発されているのです

are really pretty well understood.

Also, a fact which you may not know

そして ご存じないかも 知れませんが

is that the compute capability of this thing is not so different

携帯電話のもつ計算能力は

あなたのパソコンと さほど変わりません

from the compute capability of your desktop computer.

This is a fantastic device which is only beginning to be tapped.

携帯電話の可能性は 活用され始めたばかりです

I don't know whether the idea of one computer, one child

OLPC(全ての子どもにPCを)計画が

意味を持つかわかりませんが

makes any sense.

Here's the computer of the future,

コンピュータの未来は こちらにあるでしょう

because this screen is already there and they're ubiquitous.

画面もついていますし 誰でも持っています

All right, let me show you just a little bit about advanced devices.

より進歩した器具を お見せします

And we'll start by posing a little problem.

ちょっとした問題提起から 入りましょう

What you see here is another centimeter-sized device,

これはまた別の 1センチサイズの器具です

and the different colors are different colors of dye.

色の部分はそれぞれ 異なる染料です

And you notice something

そこでちょっと驚かれるかも 知れませんが

which might strike you as a little bit interesting,

面白いのは

which is, the yellow seems to disappear,

黄色い線が途中で消えて

get through the blue, and then get through the red.

青い線と 次に赤い線を 突き抜けていることです

How does that happen?

一体どうやって

How do you make something flow through something?

別の色を通り抜けているのか?

And, of course the answer is, "You don't."

答えは「そんなことはしていない」です

You make it flow under and over.

上か下を通らせるんです

But now the question is:

ではどうやって一枚の紙の上で

How do you make it flow under and over in a piece of paper?

上か下を通れるのでしょう？

The answer is that what you do --

答えはこうです

細かいことは省きますが

and the details are not terribly important here --

is to make something more elaborate:

もう少し手の込んだものを作ります

You take several different layers of paper,

紙を何枚も重ねて

each one containing its own little fluid system,

それぞれの紙に 固有の溝を作っておいて

and you separate them by pieces of, literally, double-sided carpet tape,

それを両面テープで隔てます

the stuff you use to stick the carpets onto the floor.

あの絨毯を固定する テープと同じです

And the fluid will flow from one layer into the next.

液体は一つの層から 次の層へと流れます

It distributes itself, flows through further holes,

穴を通って 広がっていきます

distributes itself.

穴を通って 広がっていきます

And what you see, at the lower right-hand side there,

右下の図は

is a sample in which a single sample of blood has been put on the top,

一番上に垂らされた血液が

and it has gone through and distributed itself

紙から紙へ広がって

into these 16 holes on the bottom,

底では16の穴に入ったところです

in a piece of paper -- basically, it looks like a chip,

紙2枚分の厚さで

コンピュータのチップのようにも見えます

two pieces of paper thick.

And in this particular case,

特にこの場合

we were just interested in the replicability of that.

再現性にだけ注目しています

But that is, in principle, the way you solve

しかし原理的には それが

the "fever of unexplained origin" problem,

「原因不明熱」問題を 解決するのです

because each one of those spots then becomes a test

なぜなら このそれぞれのスポットが 特定の病気を発見できる

for a particular set of markers of disease,

マーカーの組み合わせと なるからです

and this will work in due course.

その時が来れば役に立ちます

Here is an example of a slightly more complicated device.

こちらはもう少し 複雑な器具です

There's the chip.

チップがあります

You dip in a corner.

角を浸すと

The fluid goes into the center.

液が中央まで染みて

It distributes itself out into these various wells or holes

それがいくつかの

穴に届き 色が変わります

and turns color,

all done with paper and carpet tape.

全部 紙と両面テープで 出来るんです

So it's, I think, as low-cost

これが 考え得る

as we're likely to be able to come up and make things.

最低コストの 製作方法だと思います

Now, I have two last little stories to tell you

さて このプレゼンの最後に

in finishing off this business.

二つお話をしましょう

This is one:

一つはこれです

One of the things you occasionally need to do

血清と血球を

is separate blood cells from serum.

分離するときに使います

And the question was,

問題は

here we do it by taking a sample,

普通 サンプルを

we put it in a centrifuge, we spin it,

遠心分離機に入れ 回転させ

and you get blood cells out.

血球を取り出します

Terrific.

見事です

What happens if you don't have electricity, a centrifuge, and whatever?

でも もし電気や 遠心分離機が なかったらどうしますか?

And we thought for a while of how you might do this,

どうしたらいいか しばらく考えました

and the way, in fact, you do it, is what's shown here.

そして ご覧のものができたのです

You get an eggbeater, which is everywhere, and you saw off a blade,

どこにでもある泡だて器です ワイアーを取り去って

and then you take tubing, and you stick it on that.

チューブをその上に接着します

You put the blood in, somebody sits there and spins it.

血液を入れて グルグルやるんです

It works really, really well.

非常にうまく行きます

And we sat down, we did the physics of eggbeaters

我々は泡立て器の物理学的考察

and self-aligning tubes and all the rest of that kind of thing,

自動調心チューブやら いろいろ考えて

and sent it off to a journal.

学術雑誌に投稿しました

We were very proud of this,

非常に誇りに思っています

particularly the title, which was "Eggbeater as Centrifuge."

特に表題が「泡だて器を使った遠心分離」なので

(Laughter)

（笑）

And we sent it off,

それを送ったんですが

and by return mail, it came back.

すぐに返送されてきました

I called up the editor and I said,

編集者に電話して言いました

"What's going on? How is this possible?"

「いったいどういうことなんだ?」

The editor said, with enormous disdain,

編集者は 明らかに 軽蔑しながら言いました

"I read this.

「読んだよ でも掲載はしないよ

And we're not going to publish it, because we only publish science."

我々は科学的内容のものだけ 取り扱うんだ」

(Laughter)

（笑）

And it's an important issue,

これは重要なことで

because it means that we have to, as a society,

我々は 社会全体で ものの価値を

think about what we value.

考えなくてはいけない

And if it's just papers and Phys. Rev. letters,

単にPhysical Review Letters誌だけの

we've got a problem.

問題ではないのかも？ と

Here is another example of something which is --

ここで例をもう一つ

こっちは分光光度計です

this is a little spectrophotometer.

It measures the absorption of light in a sample.

サンプルの吸光度を測定します

The neat thing about this is,

1000ヘルツくらいで明滅する

you have a light source that flickers on and off at about 1,000 hertz,

光源が装着してあって

another light source that detects that light at 1,000 hertz,

もう一つ1000ヘルツの光の 検出器を用意します

and so you can run this system in broad daylight.

なので 日中の光の中でも使えます

It performs about equivalently

それが10万ドルクラスの

to a system that's on the order of 100,000 dollars.

機械と同じ働きをします

It costs 50 dollars.

たった50ドルですが

We can probably make it for 50 cents if we put our mind to it.

5セントまで 下げられるかもしれません

Why doesn't somebody do it?

なぜ誰もやろうとしない　 なぜか？

The answer is:

「この資本主義社会では

How do you make a profit in a capitalist system, doing that?

それでは稼げないから」です

Interesting problem.

興味深い問題です

So, let me finish by saying that we've thought about this

おわりの言葉です 我々はこれを

as a kind of engineering problem.

工学的問題として考えました

And we've asked: What is the scientific unifying idea here?

そして問いました 「ここでの科学的解決法はなにか?」

And we've decided we should think about this

そして 問題をコストでなく

not so much in terms of cost, but in terms of simplicity.

単純さの観点から 考えてみることにしました

Simplicity is a neat word.

「単純さ」とは素敵な言葉ですが

You've got to think about what simplicity means.

意味するところは何でしょう

I know what it is,

その言葉を知っていますが

but I don't actually know what it means.

本当の意味は知らないのです

So I actually was interested enough in this

そこで興味が出てきて

to put together several groups of people.

何人かの人を集めました

The most recent involved a couple of people at MIT,

最近来たのはMITの連中で

one of them being an exceptionally bright kid

そのうちの一人は ものすごく頭が良くて

who is one of the very few people I would think of

私が「本物の天才」と認める

who's an authentic genius.

数少ない一人でした

We all struggled for an entire day to think about simplicity.

我々は一日かけて 「単純さ」について考えました

And I want to give you the answer of this deep scientific thought.

我々がたどり着いた 真に科学的な結論はこうです

[単純さとは何か？

[What is simplicity?

"It's impossible to f..k it up"]

「ヘマしようのないものである」]

(Laughter)

（笑）

So, in a sense, you get what you pay for.

ある意味 払っただけのものが 手に入るということです

Thank you very much.

どうもありがとう

(Applause)

（拍手）