Lifesaving scientific tools made of paper | Manu Prakash

翻訳: Yasushi Aoki 校正: Yuko Yoshida

So, I love making tools and sharing them with people.

私はツールを作って みんなに使ってもらうのが好きです

I remember as a child,

私が子供のとき作った

my first tool I built was actually a microscope

最初のツールは顕微鏡で

that I built by stealing lenses from my brother's eyeglasses.

兄のメガネから盗んだ レンズで作りました

あんまり感心されません でしたけど

He wasn't that thrilled.

But, you know, maybe because of that moment,

そのせいかもしれません

30年たった今も

30 years later,

I'm still making microscopes.

私は顕微鏡を作っています

And the reason I built these tools is for moments like this.

私がそういったツールを作っているのは こんな瞬間のためです

(Video) Girl: I have black things in my hair --

(女の子) 私の髪に黒いのがたくさんある

Manu Prakash: This is a school in the Bay Area.

(講演者) ベイエリアの学校です

(Video) MP: The living world far supersedes our imagination

(ビデオの声) 生きた世界は

私たちが想像するもののしくみを 遙かに超えています

of how things actually work.

(Video) Boy: Oh my God!

(子供) オー・マイ・ゴッド！

MP: Right -- oh my God!

(講演者) そう 「オー・マイ・ゴッド」です

I hadn't realized this would be such a universal phrase.

これがそんなに普遍的な言葉だとは 思っていませんでした

Over the last two years,

この２年間で

in my lab,

私たちの研究室では

we built 50,000 Foldscopes

フォールドスコープ(Foldscope)を ５万個作り

and shipped them to 130 countries in the world,

世界130カ国の子供達に

at no cost to the kids we sent them to.

無料で届けてきました

今年は

This year alone,

with the support of our community,

コミュニティの サポートのお陰で

we are planning to ship a million microscopes

百万個の顕微鏡を

世界中の子供達に 送ろうとしています

to kids around the world.

What does that do?

そうすると 何が起きるのか？

It creates an inspiring community of people around the world,

世界中から人々が参加する 刺激的なコミュニティが生まれ

互いに学び合い 教え合うのです

learning and teaching each other,

from Kenya to Kampala to Kathmandu to Kansas.

ケニアから カンパラ カトマンズ カンザスまで

これについて気に入っている すごいところは

And one of the phenomenal things that I love about this

is the sense of community.

共同体意識です

There's a kid in Nicaragua

ニカラグアの子供が 他の子達に

teaching others how to identify mosquito species that carry dengue

蚊の幼虫を顕微鏡で見て

デング熱を媒介する種類か 判断する方法を教えています

by looking at the larva under a microscope.

There's a pharmacologist who came up with a new way

薬理学の専門家が

顕微鏡で偽薬を見分ける 新しい方法を考え出しました

to detect fake drugs anywhere.

There is a girl who wondered:

ものがキラキラするのは どういう仕組みなのか

"How does glitter actually work?"

疑問に思った女の子が

燦めきの中に 結晶構造の 物理の世界を発見しています

and discovered the physics of crystalline formation in glitter.

There is an Argentinian doctor

アルゼンチンの お医者さんは

who's trying to do field cervical cancer screening with this tool.

この顕微鏡を使って出先で 子宮頸癌の検査をやろうとしています

And yours very truly found a species of flea

そして私自身も

踵に１センチも潜り込んでいた 蚤の一種を見つけました

that was dug inside my heel in my foot one centimeter deep.

Now, you might think of these as anomalies.

そういうのは例外的なことだと 思うかもしれません

But there is a method to this madness.

でも そういうすごいことを 引き起こせる方法があるんです

I call this "frugal science" --

私はこれを「質素な科学」と 呼んでいます

the idea of sharing the experience of science,

情報だけでなく

科学する体験を 共有しようというアイデアです

and not just the information.

To remind you:

考えてください

there are a billion people on this planet

まったくインフラのないところに 暮らしている人が

who live with absolutely no infrastructure:

世界には10億人いるんです

no roads,

道路もなく

no electricity

電気もなく

and thus, no health care.

医療もありません

Also, there a billion kids on this planet that live in poverty.

また 貧困状態にある子供が 世界には10億人います

How are we supposed to inspire them

そういう人たちが次世代の 問題解決者へと育つためには

for the next generation of solution makers?

何をすればいいのでしょう？

最前線で 我々を守るために

There are health care workers that we put on the line

to fight infectious diseases,

まったく最低限の ツールとリソースだけで

to protect us with absolutely bare-minimum tools and resources.

感染症と戦っている 医療従事者がいます

So as a lab at Stanford,

スタンフォードの研究室として 私たちがものを考える文脈は

I think of this from a context of frugal science

質素な科学を使い

and building solutions for these communities.

そういうコミュニティのための 解を見つけるということです

Often we think about being able to do diagnosis under a tree, off-grid.

電気もない木の下で診断ができる 方法を考えたりします

I'll tell you two examples today of new tools.

今日は新しいツールの例を ２つご紹介します

One of them starts in Uganda.

その１つの発端は ウガンダでした

In 2013,

2013年のこと

on a field trip to detect schistosomiasis with Foldscopes,

フォールドスコープで住血吸虫症を 検出しようという調査旅行をしていて

I made a minor observation.

気付いたことがありました

In a clinic,

あるすごく 僻地の診療所で

in a far, remote area,

I saw a centrifuge being used as a doorstop.

遠心分離器が

ドアストッパーとして 使われていたんです

I mean -- quite literally, the doorstop.

文字通りのドアストッパーです

And I asked them and they said,

どうしてか聞いてみたら

「ここは電気が来てないから 使い物にならないけど

"Oh, we don't actually have electricity,

so this piece of junk is good as a doorstop."

ドアストッパーにちょうど良かったから」 とのことでした

Centrifuges, for some of you who don't know,

遠心分離器が何か知らない人も いるかと思いますが

are the pinnacle tool to be able to do sample processing.

これは試料の処理には 欠かせない道具です

You separate components of blood or body fluids

血液や体液を 成分へと分離して

病原体を見つけて 特定できるようにします

to be able to detect and identify pathogens.

But centrifuges are bulky, expensive --

しかし遠心分離器は 大きく高価で—

cost around 1,000 dollars --

千ドルくらいします—

and really hard to carry out in the field.

そして野外に持ち出すのも 困難です

And of course,

もちろん

they don't work without power.

電気がないと動きません

Sound familiar?

聞いたことの あるような話ですね

So we started thinking about solving this problem,

それで この問題を 解決できないか考え始め

and I came back --

戻ってからずっと

kept thinking about toys.

ある種のおもちゃのことを 考えていました

Now ...

ここに—

I have a few with me here.

いくつか持ってきましたが

I first started with yo-yos ...

まずヨーヨーから始めました

and I'm a terrible yo-yo thrower.

私はすごくヘタなんですが

Because these objects spin,

これは回転するように なっているので

we wondered,

思ったわけです

could we actually use the physics of these objects

その物理的特性を利用して

遠心分離器を作れないかと

to be able to build centrifuges?

我ながら下手くそですね

This was possibly the worst throw I could make.

But you might start realizing,

オモチャの世界を 探索していると

if you start exploring the space of toys --

見えてきます

we tried these spinning tops,

コマやなんかを 試してみましたが

and then in the lab,

それから この素晴らしいものに

we stumbled upon this wonder.

行き当たりました

It's the whirligig, or a buzzer, or a rundle.

ワーリギグ とか バザーとか ランドルなどと呼ばれています

A couple of strings and a little disk,

円盤に２本の紐が付いていて

and if I push, it spins.

引っ張ると回転します

How many of you have played with this as a kid?

子供の頃 これで 遊んだことのある人？

This is called a button-on-a-string.

「ぶんぶんゴマ」 とも呼ばれています

OK, maybe 50 percent of you.

半数くらいは 遊んだことがありそうですね

What you didn't realize --

ご存じないと思いますが

that this little object

この小さな物は

is the oldest toy in the history of mankind ...

人類史上最も古い オモチャなんです

5,000 years ago.

５千年も前からあって

We have found relics of this object hidden around on our planet.

世界の様々なところで 出土しています

Now the irony is,

皮肉なのは

we actually don't understand how this little thing works.

どういう仕組みなのか 知られていなかったということです

That's when I get excited.

すごくワクワクしましたね

So we got back to work,

それで研究に取りかかって

wrote down a couple of equations.

方程式をいくつか書きました

If you take the input torque that you put in,

投入するトルク

you take the drag on this disc,

円盤の抵抗

and the twist drag on these strings,

紐のねじれの抵抗を元に

you should be able to mathematically solve this.

数学的に解くことが できるはずです

This is not the only equation in my talk.

この講演で出てくる方程式は これで全部ではありません

Ten pages of math later,

10ページに及ぶ数式の後

we could actually write down the complete analytical solution

これの力学系の 完全な分析解を

for this dynamic system.

書き出すことができました

And out comes what we call "Paperfuge."

そして そこから得られたのが ペーパーフュージ (Paperfuge)です

That's my postdoc Saad Bhamla,

彼はうちのポスドクの サード・バームラで

who's the co-inventor of Paperfuge.

ペーパーフュージの 共同発明者です

And to the left, you see all the centrifuges

左に写っているのが

これで代用しようとしている 遠心分離器です

that we're trying to replace.

This little object that you see right here

これは ご覧のように—

is a disc, a couple of strings and a handle.

円盤と ２本の紐と 取っ手からできています

And when I spin

回すときには

and I push,

こう引っ張ってやると

it starts to spin.

回り始めます

Now, when you realize,

計算してみて

when you do the math,

分かったのは

when we calculate the rpm for this object,

これの回転速度は

mathematically, we should be able to go all the way to a million rpm.

理論的には 百万回転/分まで いけるはずということです

Now, there is a little twist in human anatomy,

ただ人体の解剖学的限界があって

because the resonant frequency of this object is about 10 hertz,

これの振動数は 10ヘルツくらいなのに対し

and if you've ever played the piano,

ピアノをやっていた人は ご存じでしょうが

you can't go higher than two or three hertz.

人間は2〜3ヘルツより 速くは動けません

The maximum speed we've been able to achieve with this object

これを使って達成できた 最大回転速度は

is not 10,000 rpm,

１万回転/分でも

not 50,000 rpm --

５万回転/分でもなく

120,000 rpm.

12万回転/分です

That's equal to 30,000 g-forces.

遠心力は３万Gにもなります

If I was to stick you right here and have it spin,

皆さんをこれに貼り付けて 回転させたら

you would think about the types of forces you would experience.

どれほどの力を体験することになるか 想像してみてください

One of the factors of a tool like this

このツールのポイントは

is to be able to do diagnosis with this.

診断に使えるということです

So, I'm going to do a quick demo here, where --

ここで手早くデモをして ご覧に入れましょう

this is a moment where I'm going to make a little finger prick,

今から指をチクッと刺して

and a tiny drop of blood is going to come out.

血を一滴採りますので

血を見るのが嫌いな人は 見なくていいです

If you don't like blood, you don't have to look at it.

Here is a little lancet.

これは小さな穿刺器で

These lancets are available everywhere,

どこでも手に入り

completely passive.

まったく安全です

And if I've had breakfast today ...

今日朝食を取っていれば—

That didn't hurt at all.

これは全然痛くありません

OK, I take a little capillary with a drop of blood --

血を細い管に入れます

now this drop of blood has answers,

この血が答えを教えてくれます

that's why I'm interested in it.

それが興味深いところで

It might actually tell me whether I have malaria right now or not.

私の体内にマラリアがいるかどうかも 教えてくれます

I take a little capillary,

細管を見ると

and you see it starts wicking in.

血が入っていくのが分かります

I'm going to draw a little more blood.

もう少し血を出しましょう

And that's good enough for right now.

これだけあれば十分です

Now, I just seal this capillary by putting it in clay.

細管を粘土の中に入れて 密封します

And now that's sealed the sample.

血のサンプルが 密封されました

We're going to take the sample,

このサンプルを

mount it on Paperfuge.

ペーパーフュージに 取り付けます

A little piece of tape to make a sealed cavity.

小さなテープで 密閉された空洞を作ります

So now the sample is completely enclosed.

これでサンプルが 封入されました

And we are ready for a spin.

回転にかける 準備が整いました

I'm pushing and pulling with this object.

引いたり緩めたりします

I'm going to load this up ...

勢いを付けましょう

And you see the object starts spinning.

回転し始めたのが 分かりますね

Unlike a regular centrifuge,

普通の遠心分離器とは違い

this is a counter-rotating centrifuge.

この遠心分離器は 回転方向が交互に変わります

It goes back and forth, back and forth ...

回転と逆回転を繰り返します

And now I'm charging it up,

もっと速くしましょう

and you see it builds momentum.

勢いがついているのが 分かります

皆さんに この音が 聞こえるか分かりませんが

And now -- I don't know if you can hear this --

30 seconds of this,

30秒こうしていると

and I should be able to separate all the blood cells with the plasma.

血球と血漿に 分離できます

And the ratio of those blood cells to plasma --

そして血漿に対する 血球の比によって—

(Applause)

(拍手)

Already, if you see right here,

もう分離されています

ここの部分を見てもらうと

if you focus on this,

you should be able to see a separated volume

血球と血漿に

分かれています

of blood and plasma.

And the ratio of that actually tells me whether I might be anemic.

この比によって 私が貧血かどうか分かります

One of the aspects of this is, we build many types of Paperfuges.

私たちは いろんな種類の ペーパーフュージを作りました

This one allows us to identify malaria parasites

これはもう少し長く回すことで

マラリアが寄生しているか 特定します

by running them for a little longer,

and we can identify malaria parasites that are in the blood

血液中のマラリアを 遠心分離器で分離することで

that we can separate out and detect with something like a centrifuge.

見つけられるようになります

Another version of this allows me to separate nucleic acids

別のバージョンは 核酸を分離して

野外で核酸の検査を できるようにします

to be able to do nucleic acid tests out in the field itself.

Here is another version that allows me to separate bulk samples,

これはまた別のバージョンで 複数のサンプルをまとめて処理できます

and then, finally,

最後に これが

something new that we've been working on

今取り組んでいる 新しいもので

to be able to implement the entire multiplex test on an object like this.

いくつものテストを １回でやることができます

So where you do the sample preparation and the chemistry in the same object.

試料の準備と化学分析を 同じ円盤でできます

Now ...

さて

this is all good,

それはいいんですが

but when you start thinking about this,

折角のツールですから

you have to share these tools with people.

みんなに使ってもらわないと いけません

And one of the things we did is -- we just got back from Madagascar;

私たちはマダガスカルから 戻ってきたところですが

this is what clinical trials for malaria look like --

これはマラリアの 臨床試験の様子です

(笑)

(Laughter)

コーヒーを飲みながらでもできます

You can do this while having coffee.

But most importantly,

大事なのは—

this is a village six hours from any road.

ここは主要道路から６時間 隔たっている村です

We are in a room with one of the senior members of the community

部屋に村の長老と

and a health care worker.

医療従事者がいます

It really is this portion of the work that excites me the most --

これが私の仕事の中で 最も胸が高まる部分です

that smile,

この笑顔

to be able to share simple but powerful tools with people around the world.

シンプルだけど強力なツールを 世界中の人々に分け与えられるということです

Now, I forgot to tell you this,

言い忘れていましたが

that all of that cost me 20 cents to make.

これを作るコストは 20セントです

OK, in the negative time I have left,

あと残りの 負の時間を使って

I'll tell you about the most recent --

最近の発明について—

(Laughter)

(笑)

invention from our lab.

ご紹介します

It's called Abuzz --

Abuzz という名前です

the idea that all of you could help us fight mosquitoes;

蚊と戦うために みんなに協力してもらい

you could all help us track our enemies.

敵の追跡をしようというのが アイデアです

These are enemies because they cause malaria, Zika, chikungunya, dengue.

蚊が敵なのは マラリア ジカ熱 チクングンヤ熱 デング熱の元だからです

But the challenge is that we actually don't know where our enemies are.

難しいのは 敵がどこにいるのか 分かっていないことです

The world map for where mosquitoes are is missing.

蚊がどこにいるか示す 世界地図がありません

So we started thinking about this.

それで考え始めました

There are 3,500 species of mosquitoes,

蚊は3,500種いますが

and they're all very similar.

みんな似通っています

Some of them are so identical

すごく似ているため

that even an entomologist cannot identify them under a microscope.

昆虫学者でも顕微鏡で見ただけでは 見分けが付かないものもいます

But they have an Achilles' heel.

しかし蚊にもアキレス腱があります

This is what mosquitoes flirting with each other looks like.

これは蚊が言い寄っている様子です

That's a male chasing a female.

オスがメスを追いかけています

They're actually talking to each other with their wingbeat frequencies.

実際 羽音の周波数で 互いに会話しているんです

(Buzzing sound)

(羽音)

And thus, they have a signature.

それによって蚊を識別できます

We realized that using a regular phone,

ごく普通の5〜10ドルの

a $5-10 flip phone --

折り畳み式携帯電話で—

how many remember what this object is?

これが何か覚えている人は どれくらいいますかね？

(Laughter)

(笑)

We can record these acoustic signatures from mosquitoes.

蚊の羽音の音響特性を これで記録できます

I'll tell you exactly how to do this.

どうやるのかお教えします

I caught some mosquitoes outside.

外で蚊を捕まえてきました

Unlike Bill [Gates], I'm not going to release them.

ビル・ゲイツみたいに ここで放したりはしませんよ

(Laughter)

But I will tell you how to record from this.

(笑)

どうやって録音するか お教えします

All you do is tap them and they fly.

蚊を捕まえて 飛ばせます

You can first test --

まず確認して

I can actually hear that.

実際 羽音が聞こえます

And you bring your phone, which has microphones --

携帯を出します これにはマイクが付いていて

it turns out the mics are so damn good already,

普通の携帯のでも

十分性能が良く

even on regular phones,

that you can pick up this near-field signature.

音響特性を拾えます

And since I'm out of time,

時間がないので

let me just play the recording that I made a day ago.

昨日録音したものを お聞かせしましょう

(Mosquitoes buzz)

(蚊の羽音)

This is all the charming sound that you heard before

聞き覚えがあるでしょう

皆さんの大好きな音です

that you all love.

One of the contexts of this

何がうれしいかと言うと

is that being able to do this with a regular cell phone

普通の携帯で 録音できるので

allows us to map mosquito species.

蚊の種類ごとに チャートにできます

Using a flip phone,

折り畳み式携帯を使って

we mapped one of the largest acoustic databases

人に感染する病原体を媒介する 20〜25種の蚊についての

with 25 to 20 species of mosquitoes that carry human pathogens.

最大級の音響データベースを 作りました

And from this and machine learning,

これと機械学習を使うことで

録音した羽音を アップロードすると

anybody who uploads this data,

we can identify and tell the probability

それがどの種の蚊の 可能性が高いか

of what species of mosquitoes you're actually working with.

誰でも知ることができます

We call this Abuzz, and if any of you want to sign up,

これをAbuzzと呼んでいて

試したい人は誰でも ウェブサイトでサインアップできます

just go to the website.

Let me close with something

最後に とても大切なことを

that's very important and dear to my heart.

お話しして終わりにします

One of the challenges of today is we have terrible problems.

今日 我々はひどい問題を たくさん抱えています

We have a billion people with absolutely no health care,

医療をまったく欠いた人々が 10億人もおり

climate change, biodiversity loss,

気候は変動し 生物多様性は失われ—

on and on and on.

他にも山ほどあります

And we hope that science is going to provide the answer.

そして科学が解決してくれることを 私たちは期待しています

But before you leave this theatre today,

今日この会場を出る前に

I want you to promise one thing.

１つ約束して欲しいことがあります

We're going to make science accessible --

私たちは科学を誰の手にも 届くものにしようとしています

not just to the people who can afford it,

豊かな人々だけでなく

その他のすべての人にも

but a billion others who can't.

Let's make science and scientific literacy a human right.

科学と科学スキルを 人間の基本的な権利にしましょう

The moment that you pass the tingling feeling of making a discovery

発見する心のうずきを

次の子供へと受け渡すとき

to another child,

you're enabling them to be the next group of people

その人たちを 我々の抱える問題を 解決してくれる人々へと

who will actually solve these problems.

変えることができるのです

Thank you.

ありがとうございました

(Applause)

(拍手)