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

번역: Jihyeon J. Kim 검토: Gichung Lee

The year is 1800.

1800년의 일입니다.

A curious little invention is being talked about.

신기한 발명이 논의중이었습니다.

It's called a microscope.

현미경이라고 하는 것이죠.

What it allows you to do

그것으로 무엇을 하느냐면

is see tiny little lifeforms

우리 육안으로는 볼 수 없는

that are invisible to the naked eye.

아주 작은 생물체를 보는 겁니다.

Soon comes the medical discovery

그리고 곧 바로 이 작은 생물체들이 실제로

that many of these lifeforms are actually causes

끔찍한 질병의 원인이라는

of terrible human diseases.

의학적인 발견을 하게 됩니다.

Imagine what happened to the society

사회에 어떤 일이 벌어졌을 지 상상해 보세요.

when they realized

그들이

that an English mom in her teacup

영국의 한 어머니가 마시고 있는 차 한잔이

actually was drinking a monster soup,

사실은 괴물 수프라는 것을 깨달았을 때 말입니다.

not very far from here. This is from London.

여기서 멀지도 않은 런던에서 말이죠.

Fast forward 200 years.

200년을 앞으로 돌려 보면

We still have this monster soup around,

우리 주변에는 아직도 이 괴물 수프가 있고,

and it's taken hold in the developing countries

특히 개발도상국가들을 장악하고 있습니다.

around the tropical belt.

열대지방 주변에요.

Just for malaria itself,

말라리아 하나만 봐도

there are a million deaths a year,

연간 백만명이 사망합니다.

and more than a billion people

10억명 넘는 사람들이

that need to be tested because they are at risk

검사가 필요합니다.

다른 말라리아 종 감염 위험이 있기 때문이죠.

for different species of malarial infections.

Now it's actually very simple to put a face

사실 이 괴물들을 들여다 보는게

to many of these monsters.

매우 간단합니다.

You take a stain, like acridine orange

아크리딘 오렌지나

or a fluorescent stain or Giemsa,

형광얼룩 또는 염색시약인 김자액과 같은 얼룩을

and a microscope, and you look at them.

현미경으로 들여다 보십시요.

They all have faces.

모두 얼굴을 가지고 있습니다.

Why is that so, that Alex in Kenya,

어째서 케냐의 알렉스가

Fatima in Bangladesh, Navjoot in Mumbai,

방글라데시의 파티마, 뭄바이의 나브주트가

and Julie and Mary in Uganda still wait months

그리고 우간다의 줄리와 메리가 몇 개월씩이나

to be able to diagnose why they are sick?

질병의 원인을 진단 받기 위해 기다려야 할까요?

And that's primarily because scalability

그것은 일차적으로 진단의 확장가능성이

of the diagnostics is completely out of reach.

그들에게 미치지 못하기 때문입니다.

And remember that number: one billion.

그리고 10억명이라는 숫자를 생각해보십시오.

The problem lies with the microscope itself.

문제는 현미경 그 자체에 있습니다.

Even though the pinnacle of modern science,

현대 과학이 첨단으로 발전했지만

research microscopes are not designed for field testing.

연구용 현미경들은 현장 검사용으로 제작되지 않았죠.

Neither were they first designed

애초에 질병을 진단하기 위해

for diagnostics at all.

만들어진 것도 아니었습니다.

They are heavy, bulky, really hard to maintain,

무겁고, 큰 데다가, 관리하기도 정말 힘들고

and cost a lot of money.

비용이 아주 많이 듭니다.

This picture is Mahatma Gandhi in the '40s

이 사진은 1940년대에 마하트마 간디가 수련원에서

using the exact same setup that we actually use today

현미경을 오늘날 결핵을 진단할 때 쓰는 똑같은 자세로

for diagnosing T.B. in his ashram

보는 모습입니다.

in Sevagram in India.

인도의 세바그램에서요.

Two of my students, Jim and James,

저의 제자인 짐과 제임스는

traveled around India and Thailand,

이 문제에 대해 고민하기 시작하면서

starting to think about this problem a lot.

인도와 태국을 여행했습니다.

We saw all kinds of donated equipment.

우리는 온갖 종류의 기증된 기구들을 보았습니다.

We saw fungus growing on microscope lenses.

현미경 렌즈에서 서식하는 곰팡이를 보았구요.

And we saw people who had a functional microscope

멀쩡한 현미경을 갖고도

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

어떻게 작동 시키는지 모르는 사람들도 봤습니다.

What grew out of that work and that trip

이 일과 여행을 통해 생각해 낸 것이

was actually the idea of what we call Foldscopes.

"폴드스코프"라고 부르는 것입니다.

So what is a Foldscope?

폴드스코프가 무엇일까요?

A Foldscope is a completely functional microscope,

이것은 완벽하게 작동하는 현미경으로서

a platform for fluorescence, bright-field,

형광, 명시야,

polarization, projection,

편광, 투사,

all kinds of advanced microscopy

모든 종류의 앞선 현미경 검사기술이

built purely by folding paper.

오직 종이접기로 만들어진 것입니다.

So, now you think, how is that possible?

여러분 생각에 "그게 어떻게 가능하지?" 하시겠죠.

I'm going to show you some examples here,

여러분께 샘플을 보여드리고

and we will run through some of them.

몇 개를 시연해 드리겠습니다.

It starts with a single sheet of paper.

이것은 종이 한 장으로 시작합니다.

What you see here is all the possible components

여러분께서 여기 보시는 것이

실제로 작동하는 명시야 형광현미경을 만드는 부품들입니다.

to build a functional bright-field and fluorescence microscope.

So, there are three stages:

자, 세 가지 단계로 이루어집니다.

There is the optical stage, the illumination stage

광학 단계, 조명 단계,

and the mask-holding stage.

그리고 표본 장착 단계입니다.

And there are micro optics at the bottom

아래쪽에는 현미경 렌즈가

that's actually embedded in the paper itself.

종이 자체에 끼워져 있습니다.

What you do is, you take it on,

어떻게 하시는 거냐면

and just like you are playing like a toy,

장난감을 가지고 놀 듯이,

which it is,

정말 그래요

I tab it off,

뜯어 내고

and I break it off.

분리 시킵니다.

This paper has no instructions and no languages.

여기에는 사용방법이나 글이 쓰여 있지 않습니다.

There is a code, a color code embedded,

색깔이 들어 있는 코드가 있어서

that tells you exactly how to fold that specific microscope.

현미경을 어떻게 접어야 할 지 정확하게 알려줍니다.

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

완성되면, 이렇게 생겼죠.

has all the functionalities of a standard microscope,

표준 현미경의 모든 기능이 들어있습니다.

just like an XY stage,

표본 슬라이드를 올려 놓는

a place where a sample slide could go,

현미경 관찰대 같은 곳도 있습니다.

for example right here.

바로 여기에요.

We didn't want to change this,

우리는 이것을 바꾸고 싶지 않았습니다.

because this is the standard

왜냐하면 이것이 수년 동안

that's been optimized for over the years,

최적화된 표준이고

and many health workers are actually used to this.

실제 보건담당자들이 이것에 익숙하기 때문입니다.

So this is what changes,

그러니까 이것이 바뀐 것이고

but the standard stains all remain the same

여러가지 다른 질병들에 대한

for many different diseases.

표준슬라이드는 그대로입니다.

You pop this in.

이것을 끼워 넣습니다.

There is an XY stage,

관찰대가 있습니다.

and then there is a focusing stage,

그리고 굴곡 기능을 가진

which is a flexure mechanism

초점을 맞추는 단계가 있습니다.

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

그것은 종이에 장착되어 있어서

and focus the lenses by micron steps.

마이크론 단위로 움직여 초점을 맞추게 해 줍니다.

So what's really interesting about this object,

이 현미경에는 아주 재미있는 점이 있습니다.

and my students hate when I do this,

제 학생들은 제가 이럴때 아주 싫어하는데요.

but I'm going to do this anyway,

어쨌든 이걸 보여드리겠습니다.

is these are rugged devices.

이게 정말 튼튼하다는 겁니다.

I can turn it on and throw it on the floor

이걸 작동시켜서 바닥에 던져요.

and really try to stomp on it.

아주 쾅쾅 밟아 버립니다.

And they last, even though they're designed

그래도 견딥니다. 이것이 종이같은

from a very flexible material, like paper.

부드러운 재료로 만들어 졌는데도 말입니다.

Another fun fact is, this is what we actually

다른 재미있는 것은, 이것이 실제로

send out there as a standard diagnostic tool,

표준 진단 기구로 보냈던 것이라는 사실입니다.

but here in this envelope

그런데 여기 봉투 안에

I have 30 different foldscopes

30가지의 폴드스코프가 있습니다.

of different configurations all in a single folder.

모두 다른 구성을 가진 것이 이 봉투 하나 안에 말이죠.

And I'm going to pick one randomly.

여기서 아무거나 하나 집겠습니다.

This one, it turns out, is actually designed

이것은, 실제로 말라리아용으로

specifically for malaria,

제작된 것입니다.

because it has the fluorescent filters built

이것은 말라리아 진단용으로 된

specifically for diagnosing malaria.

형광필터를 갖고 있기 때문입니다.

So the idea of very specific diagnostic microscopes

그래서 특수 진단 현미경의 아이디어가

comes out of this.

이렇게 나오게 됩니다.

So up till now, you didn't actually see

자, 지금까지, 제가 이 장치를 가지고

what I would see from one of these setups.

보는 것을 여러분이 실제로 보지는 못하셨죠.

So what I would like to do is,

그래서 이렇게 하겠습니다.

if we could dim the lights, please,

조명을 좀 낮춰 주시겠습니까?

it turns out foldscopes are also projection microscopes.

폴드스코프 또한 투사현미경입니다.

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

작동시키려는 두 개의 현미경이 있습니다.

go to the back of the wall --

뒤로 가서

and just project, and this way you will see

투사하면, 이렇게 보시게 됩니다.

exactly what I would see.

정확하게 제가 보는 것을요.

What you're looking at --

지금 보시는 것이

(Applause) —

(박수)

This is a cross-section of a compound eye,

이게 겹눈의 횡단면입니다.

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

여기를 바로 확대하면

I am going through the z-axis.

Z 축을 통과합니다.

You actually see how the lenses are cut together

실제로 눈들이 횡단면의 모양으로

in the cross-section pattern.

절단되어 있는게 보이실 겁니다.

Another example, one of my favorite insects,

다른 예는 제가 제일 좋아하는 곤충들 중 하나인데요.

I love to hate this one,

정말 얄미운 녀석입니다.

is a mosquito,

바로 모기죠.

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

작은 빨간집 모기의 더듬이를 보고 계십니다.

Right there.

바로 여기요.

All from the simple setup that I actually described.

모두 제가 설명드린 이 간단한 기구로 보는 것입니다.

So my wife has been field testing

제 아내가 우리 현미경을 가지고

some of our microscopes

현장 테스트를 하고 있는데요.

by washing my clothes whenever I forget them

제가 건조기 빨래안에 그것을 놓고 깜빡 했을 때마다

in the dryer.

세탁기를 돌려요.

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

방수도 되더라구요.

(Laughter) —

(웃음)

right here is just fluorescent water,

여기 형광액이 있습니다.

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

이게 보이실지 모르겠습니다만

This also shows you how the projection scope works.

투사 현미경이 어떻게 작동하는지 보여줍니다.

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

빛이 나오고 굴절하는 것을 볼 수 있어요.

Can we get the lights back on again?

조명을 다시 켜 주시겠습니까?

So I'm quickly going to show you,

제가 시간이 다 되어 가고 있어서

since I'm running out of time,

이것만 얼른 보여드리겠습니다.

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

이것을 제작하는데 드는 비용의 측면에서

the biggest idea was roll-to-roll manufacturing,

최고의 아이디어는 두루마리로 제작하는 겁니다.

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

그래서 이것을 50센트(약 500원)로 만들었습니다.

(Applause)

(박수)

And what this allows us to do

이것은 우리에게

is to think about a new paradigm in microscopy,

현미경검사의 새로운 패러다임을 생각하게 합니다.

which we call use-and-throw microscopy.

1회용 현미경검사라고 부르는 것이죠.

I'm going to give you a quick snapshot

여기에 들어가는 부품들을 보여주는

of some of the parts that go in.

빠른 화면을 보여드리겠습니다.

Here is a sheet of paper.

종이 한 장이 있구요.

This is when we were thinking about the idea.

이게 저희들이 아이디어를 짜내고 있던 것입니다.

This is an A4 sheet of paper.

이건 A4 용지입니다.

These are the three stages that you actually see.

보시는 것은 세 가지 단계입니다.

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

오른쪽에 끼워 넣는 것을 보시면, 광학부품이구요.

we had to figure out a way to manufacture lenses

종이 자체 안에 고성능 렌즈를

in paper itself at really high throughputs,

제작하는 방법을 고안해야 했습니다.

so it uses a process of self-assembly

그래서 자가조립의 과정과

and surface tension

표면장력을 사용하여

to build achromatic lenses in the paper itself.

종이 자체에 무색렌즈를 장착할 수 있도록 말입니다.

So that's where the lenses go.

저기에 렌즈가 들어가구요.

There are some light sources.

광원도 있구요.

And essentially, in the end,

마지막으로 가장 중요한 것은

all the parts line up because of origami,

모든 부품이 한 줄로 배열되어 있습니다.

because of the fact that origami allows us

종이접기가 광학조정을 마이크론 단위로

micron-scale precision of optical alignment.

할 수 있게 해주기 때문입니다.

So even though this looks like a simple toy,

이게 단순한 장난감처럼 보일지도 모르지만

the aspects of engineering that go in

여기에 들어가는 공학기술은

something like this are fairly sophisticated.

매우 정교합니다.

So here is another obvious thing that we would do,

우리가 하려고 하는 또다른 당연한 것은

typically, if I was going to show

일반적으로 이게 견고하다는 것을

that these microscopes are robust,

보여드리는 것인데

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

그 방법은 3층으로 가서 떨어뜨리는 겁니다.

There it is, and it survives.

그러고도 끄떡 없습니다.

So for us, the next step actually

그래서 우리가 다음 단계에서 하는 것은

is really finishing our field trials.

실제 현장 실험을 마치는 것입니다.

We are starting at the end of the summer.

여름이 끝날 즈음에 시작 했구요.

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

수 천개의 현미경을 만드는 단계에 있습니다.

That would be the first time where we would be

그것은 한 곳에서 고밀도의 현미경을 가지고

doing field trials with the highest density

현장 테스트를 진행하게 되는

of microscopes ever at a given place.

최초가 될 것입니다.

We've started collecting data for malaria,

우리는 데이타를 모으기 시작했습니다.

Chagas disease and giardia from patients themselves.

말라리아, 샤가스병, 지아디아 충에 대한 데이타이죠.

And I want to leave you with this picture.

그리고 이 사진을 보여드리면서 마치겠습니다.

I had not anticipated this before,

저는 이전에는 이런 것을 생각지도 못했습니다.

but a really interesting link

실제 체험하는 과학교육과

between hands-on science education

전세계 보건과의

and global health.

흥미로운 관련성을요.

What are the tools that we're actually providing

미래의 괴물 수프와 맞서 싸우게 될

the kids who are going to fight

어린이들에게 우리가

this monster soup for tomorrow?

줄 수 있는 도구는 무엇일까요?

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

저는 아이들이 폴드스코프를 프린트해서

a Foldscope and carry them around in their pockets.

주머니속에 가지고 다닐 수 있으면 좋겠습니다.

Thank you.

감사합니다.

(Applause)

(박수)