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

マヌ・プラカシュ: 紙を折るだけ―50セントでできる「折り紙顕微鏡」

翻訳: Yuko Yoshida 校正: Yasushi Aoki

The year is 1800.

1800年のことです

A curious little invention is being talked about.

好奇心をそそる発明が生まれ 人々の話題になります

It's called a microscope.

「顕微鏡」です

What it allows you to do

顕微鏡によって

is see tiny little lifeforms

肉眼では見えない 微生物の姿が

that are invisible to the naked eye.

見られるように なりました

Soon comes the medical discovery

これは 医学上の発見にも つながりました

that many of these lifeforms are actually causes

こうした微生物の多くが 人々にひどい病をもたらす―

of terrible human diseases.

原因だと 分かったのです

Imagine what happened to the society

この発見に 社会がどう反応したか

when they realized

想像してみてください

that an English mom in her teacup

英国夫人がティーカップで 口にしていたのは

actually was drinking a monster soup,

とんでもないモンスター入りの スープだったのです

not very far from here. This is from London.

これは ここから遠くない ロンドンでのことです

Fast forward 200 years.

それから 200年後

We still have this monster soup around,

まだ このモンスタースープはあり

and it's taken hold in the developing countries

熱帯の開発途上国を

around the tropical belt.

席巻しています

Just for malaria itself,

マラリアだけを見ても

there are a million deaths a year,

毎年 何百万もの人が命を失い

and more than a billion people

十億という人が

that need to be tested because they are at risk

検査を必要としています マラリア感染には

for different species of malarial infections.

さまざまな種類が あるからです

Now it's actually very simple to put a face

実は こうしたモンスターの 正体を調べるのは

to many of these monsters.

とても簡単なことです

You take a stain, like acridine orange

まず染色をします アクリジン・オレンジ染色や

or a fluorescent stain or Giemsa,

蛍光染色 ギムザ染色などを 使います

and a microscope, and you look at them.

そして顕微鏡で のぞいて見ます

They all have faces.

そうすれば 何か分かります

Why is that so, that Alex in Kenya,

では なぜ― ケニヤのアレックスや

Fatima in Bangladesh, Navjoot in Mumbai,

バングラデシュのファティマ ムンバイのナヴジュート

and Julie and Mary in Uganda still wait months

ウガンダのジュリーとマリーは 何ヶ月も待たなければ

to be able to diagnose why they are sick?

病気の原因を 診断してもらえないんでしょう？

And that's primarily because scalability

それは主に 現在の診断法は

of the diagnostics is completely out of reach.

そこまで行き渡らせることが できないからです

And remember that number: one billion.

思い出してください 十億人です

The problem lies with the microscope itself.

問題は 顕微鏡にあります

Even though the pinnacle of modern science,

近代科学の 頂点でありながら

research microscopes are not designed for field testing.

研究用顕微鏡は 現場向けに設計されたのでも

Neither were they first designed

病気の診断用に

for diagnostics at all.

設計されたのでもありません

They are heavy, bulky, really hard to maintain,

ですから 顕微鏡というのは 重くて嵩張り 手入れも大変で

and cost a lot of money.

値段もとても高く なっています

This picture is Mahatma Gandhi in the '40s

こちらは 40年代に撮られた マハトマ・ガンディーです

using the exact same setup that we actually use today

私たちが現在使用しているのと 全く同じ顕微鏡を使って

for diagnosing T.B. in his ashram

結核の検査を しているところで

in Sevagram in India.

インドのセバグラムの 僧院でのことです

Two of my students, Jim and James,

私の教え子の ジムとジェームズは

traveled around India and Thailand,

インドやタイに 足を運んでから

starting to think about this problem a lot.

この問題について 深く考えるようになりました

We saw all kinds of donated equipment.

そこには寄付された 様々な機材がありましたが

We saw fungus growing on microscope lenses.

顕微鏡レンズには カビが生えていました

And we saw people who had a functional microscope

使える顕微鏡が あっても

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

スイッチの入れ方さえ知らない 有様だったのです

What grew out of that work and that trip

この研究や訪問から 生まれたのが

was actually the idea of what we call Foldscopes.

「折り紙顕微鏡（Foldscope）」 というアイデアです

So what is a Foldscope?

折り紙顕微鏡とは 何でしょう？

A Foldscope is a completely functional microscope,

折り紙顕微鏡は とても実用的な顕微鏡で

a platform for fluorescence, bright-field,

蛍光､明視野､偏光

polarization, projection,

投影顕微鏡など

all kinds of advanced microscopy

検査で必要になる 顕微鏡を

built purely by folding paper.

紙を折るだけで作れるようにしよう というものです

So, now you think, how is that possible?

そんなこと可能なのか とお思いでしょうか？

I'm going to show you some examples here,

では 実際に ご覧いただきましょう

and we will run through some of them.

通して見ていただきます

It starts with a single sheet of paper.

はじめは１枚の 紙になっています

What you see here is all the possible components

ここには 実用性を備えた―

to build a functional bright-field and fluorescence microscope.

明視野の蛍光顕微鏡に 必要な部品がそろっています

So, there are three stages:

３つの部分から なっています

There is the optical stage, the illumination stage

光学的部分 照明部分

and the mask-holding stage.

それから 機械的部分です

And there are micro optics at the bottom

一番下には マイクロ光学レンズが

that's actually embedded in the paper itself.

紙自体に 埋め込まれています

What you do is, you take it on,

どうするかというと まず手に取り

and just like you are playing like a toy,

おもちゃで 遊ぶような感じで

which it is,

実際そうですからね

I tab it off,

切り抜いて

and I break it off.

離します

This paper has no instructions and no languages.

この紙には何の言葉も 説明も書かれていません

There is a code, a color code embedded,

色で印が つけられていますので

that tells you exactly how to fold that specific microscope.

それに従って折り進めれば 顕微鏡を作ることができます

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

完成すると こんな感じになります

has all the functionalities of a standard microscope,

標準的な顕微鏡にある すべての機能を備えています

just like an XY stage,

XYステージもそうです

a place where a sample slide could go,

試料のスライドを 載せるところで

for example right here.

ちょうどここです

We didn't want to change this,

ここは変えたく なかったんです

because this is the standard

というのも これが標準として

that's been optimized for over the years,

長年 使われてきていて

and many health workers are actually used to this.

医療関係者の多くは これに慣れているからです

So this is what changes,

こちらは 変えましたが

but the standard stains all remain the same

標準的な染色法は そのまま

for many different diseases.

様々な病気診断に 使うのです

You pop this in.

これを 差し込みます

There is an XY stage,

XYステージも ありますし

and then there is a focusing stage,

焦点を合わせることも できます

which is a flexure mechanism

たわんだ構造が

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

紙に組み込まれており これによって

and focus the lenses by micron steps.

レンズを動かし ミクロン単位で 焦点を調整できるのです

So what's really interesting about this object,

この顕微鏡の 面白いところは―

and my students hate when I do this,

これをすると 学生は嫌うんですが

but I'm going to do this anyway,

やってしまいます―

is these are rugged devices.

面白いのは 頑丈さです

I can turn it on and throw it on the floor

スイッチを入れたまま 床に落として

and really try to stomp on it.

思いっきり 踏みつけても

And they last, even though they're designed

大丈夫です これは―

from a very flexible material, like paper.

紙のような 柔軟性が非常に高い 素材でできていますから

Another fun fact is, this is what we actually

もう一つ面白いことがあります

send out there as a standard diagnostic tool,

これが診断機材として実際に 送られているものですが

but here in this envelope

この封筒には 様々な構成の―

I have 30 different foldscopes

折り紙顕微鏡 30種類が入っています

of different configurations all in a single folder.

１つのファイルに すべて入っています

And I'm going to pick one randomly.

適当に １つ選びましょう

This one, it turns out, is actually designed

こちらは―

specifically for malaria,

マラリア診断専用です

because it has the fluorescent filters built

マラリア診断用の 特殊な蛍光フィルターが

specifically for diagnosing malaria.

埋め込まれているんです

So the idea of very specific diagnostic microscopes

ここから 特定の病気専用の 顕微鏡を

comes out of this.

作るという アイデアが生まれたんです

So up till now, you didn't actually see

ここまで こうしたもので

what I would see from one of these setups.

何が見えるのか まだ ご覧いただいていませんね

So what I would like to do is,

ですから―

if we could dim the lights, please,

照明を少し 落としていただけば

it turns out foldscopes are also projection microscopes.

この折り紙顕微鏡には 投影機能もあることが分かります

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

この２つの 顕微鏡で

go to the back of the wall --

後ろの壁に 映してみます

and just project, and this way you will see

投影すると ご覧のとおり

exactly what I would see.

顕微鏡をのぞいたままが 映し出されます

What you're looking at --

ご覧いただいているのは―

(Applause) —

（拍手）

This is a cross-section of a compound eye,

こちらは 複眼の断面です

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

ズームしてみますと そこには―

I am going through the z-axis.

Z軸で調整します

You actually see how the lenses are cut together

複眼のレンズが どう組み合わされているか

in the cross-section pattern.

断面の模様から 見て取れますね

Another example, one of my favorite insects,

もう一つの例です お気に入りの虫です

I love to hate this one,

これを嫌うのが 大好きなんですが

is a mosquito,

蚊です

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

家蚊(イエカ)の触角が 見えます

Right there.

ここです

All from the simple setup that I actually described.

ご説明した簡単なもので ここまで できるんです

So my wife has been field testing

妻も この顕微鏡の

some of our microscopes

実地テストを してくれていて

by washing my clothes whenever I forget them

私がポケットに入れっぱなしにした 顕微鏡を

in the dryer.

服と一緒に 洗濯機にかけてくれました

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

それで水にも耐えられることが わかりました

(Laughter) —

（笑）

right here is just fluorescent water,

蛍光水に 入れてみます

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

見えるかどうか 分かりませんが

This also shows you how the projection scope works.

投影顕微鏡の 仕組みが分かります

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

光線が投影され 屈折していますね

Can we get the lights back on again?

照明を 戻してください

So I'm quickly going to show you,

時間も 押していますので

since I'm running out of time,

駆け足でご紹介します

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

生産コストの点で 一番大きなポイントは

the biggest idea was roll-to-roll manufacturing,

ロール・ツー・ロール方式で 作るということでした

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

その結果 この顕微鏡を 50セントで作れました

(Applause)

（拍手）

And what this allows us to do

これによって 顕微鏡検査に

is to think about a new paradigm in microscopy,

新しいパラダイムを もたらすことができます

which we call use-and-throw microscopy.

「使い捨て式 顕微鏡検査」です

I'm going to give you a quick snapshot

簡単に この顕微鏡が どんな構造に

of some of the parts that go in.

なっているのか ご紹介します

Here is a sheet of paper.

まず１枚の紙です

This is when we were thinking about the idea.

私たちは こんな風に 考えていたんです

This is an A4 sheet of paper.

A4サイズの紙で

These are the three stages that you actually see.

３つの部分が ありますね

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

そして光学部品 右上の はめ込み部分ですが

we had to figure out a way to manufacture lenses

このレンズをどうやって 非常に高い生産性で

in paper itself at really high throughputs,

紙に埋め込むかを 考えないといけませんでした

so it uses a process of self-assembly

それで自己組織化過程と

and surface tension

表面張力を使い

to build achromatic lenses in the paper itself.

紙にアクロマート・レンズを 埋め込むことにしました

So that's where the lenses go.

そこにレンズがあり

There are some light sources.

こちらに光源があります

And essentially, in the end,

そして 最後には

all the parts line up because of origami,

折り紙の原理によって 全ての部品がきれいに並びます

because of the fact that origami allows us

折り紙をすることで ミクロン単位の

micron-scale precision of optical alignment.

正確さで光学調整が できるのです

So even though this looks like a simple toy,

シンプルなおもちゃに 見えるかもしれませんが

the aspects of engineering that go in

その背後にある 工業技術は

something like this are fairly sophisticated.

本当に 精巧なものです

So here is another obvious thing that we would do,

もう一つ 私たちがするのは―

typically, if I was going to show

この顕微鏡が 頑丈というのを

that these microscopes are robust,

示すために よくすることですが―

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

３階から 下に顕微鏡を落とすことです

There it is, and it survives.

ご覧のとおり 無事でしたね

So for us, the next step actually

ですから 私たちが次に目指しているのは

is really finishing our field trials.

実地試験を 仕上げることです

We are starting at the end of the summer.

この夏の終わりから 始めるつもりですが

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

顕微鏡を千個単位で 量産します

That would be the first time where we would be

これほどまでに たくさんの顕微鏡を

doing field trials with the highest density

一つの場所で 使って実地試験をするのは

of microscopes ever at a given place.

初めてのことになります

We've started collecting data for malaria,

マラリアやシャーガス病

Chagas disease and giardia from patients themselves.

ランブル鞭毛虫症の患者さんに 自らデータを送ってもらっています

And I want to leave you with this picture.

最後に この写真を お見せしたいと思います

I had not anticipated this before,

私自身 思いも よらなかったことですが

but a really interesting link

実践的な科学教育と

between hands-on science education

世界的な健康問題は

and global health.

つながっています

What are the tools that we're actually providing

私たちは 子どもたちに 何を残せるでしょう？

the kids who are going to fight

子どもたちは 明日のため モンスタースープと

this monster soup for tomorrow?

戦っていかなければ いけないのです

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

子どもたちには 顕微鏡を印刷して ポケットに入れ

a Foldscope and carry them around in their pockets.

持ち歩いてほしい そう願っています

Thank you.

ありがとうございました

(Applause)

（拍手）