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

Vertaald door: Julia Samson Nagekeken door: Els De Keyser

The year is 1800.

Dit is het jaar 1800.

A curious little invention is being talked about.

Er wordt gepraat over een merkwaardige uitvinding.

It's called a microscope.

Het heet een microscoop.

What it allows you to do

Het maakt het mogelijk

is see tiny little lifeforms

hele kleine levensvormen te zien,

that are invisible to the naked eye.

die onzichtbaar zijn voor het blote oog.

Soon comes the medical discovery

Snel volgt de medische ontdekking

that many of these lifeforms are actually causes

dat velen van deze levensvormen

verschrikkelijke mensenziektes veroorzaken.

of terrible human diseases.

Imagine what happened to the society

Beeld je eens in

wat er in de maatschappij gebeurde

when they realized

toen men doorhad

dat een Engelse moeder

that an English mom in her teacup

eigenlijk monstersoep uit haar kop thee dronk.

actually was drinking a monster soup,

not very far from here. This is from London.

Dit was niet ver van hier, in Londen.

Fast forward 200 years.

We spoelen door naar 200 jaar later.

We still have this monster soup around,

De monstersoep hebben we nog steeds.

and it's taken hold in the developing countries

Ze heeft zich in de ontwikkelingslanden,

around the tropical belt.

rondom de tropische gordel, genesteld.

Just for malaria itself,

Aan malaria alleen al

there are a million deaths a year,

sterven er een miljoen mensen per jaar

and more than a billion people

en meer dan een miljard mensen

that need to be tested because they are at risk

moeten zich laten testen omdat ze risico lopen

for different species of malarial infections.

op verschillende soorten malaria-infecties.

Now it's actually very simple to put a face

Nu is het heel makkelijk

om vele van deze monsters van een gezicht te voorzien.

to many of these monsters.

You take a stain, like acridine orange

Hiervoor gebruik je een kleuring,

zoals acridine-oranje,

or a fluorescent stain or Giemsa,

of een fluorescerende kleuring

of Giesma-kleuring,

and a microscope, and you look at them.

en een microscoop, en je kijkt ernaar.

They all have faces.

Allemaal hebben ze een gezicht.

Why is that so, that Alex in Kenya,

Hoe kan het zijn dat Alex in Kenia,

Fatima in Bangladesh, Navjoot in Mumbai,

Fatima in Bangladesh, Navjoot in Mumbai,

and Julie and Mary in Uganda still wait months

en Julie en Mary in Oeganda

nog steeds maanden moeten wachten

to be able to diagnose why they are sick?

om hun ziekte te kunnen diagnosticeren?

And that's primarily because scalability

Dit is allereerst omdat schaalbaarheid

of the diagnostics is completely out of reach.

van de diagnoses totaal buiten bereik is.

And remember that number: one billion.

Herinner je dat getal: een miljard.

The problem lies with the microscope itself.

Het probleem zit hem in de microscoop zelf.

Even though the pinnacle of modern science,

Ook al zijn ze het hoogtepunt

van de moderne wetenschap,

research microscopes are not designed for field testing.

onderzoeksmicroscopen zijn niet

voor veldtesten ontworpen.

Neither were they first designed

Ze waren initieel ook helemaal niet voor diagnoses ontworpen.

for diagnostics at all.

They are heavy, bulky, really hard to maintain,

Ze zijn zwaar, omvangrijk,

zeer moeilijk te onderhouden,

and cost a lot of money.

en ze kosten veel geld.

This picture is Mahatma Gandhi in the '40s

Deze foto is van Mahatma Gandhi

in de jaren 40,

using the exact same setup that we actually use today

die exact dezelfde opstelling gebruikt

als wij vandaag

for diagnosing T.B. in his ashram

om tuberculose in zijn ashram te Sevagram,

in Sevagram in India.

in India, te diagnosticeren.

Two of my students, Jim and James,

Twee van mijn studenten, Jim en James,

traveled around India and Thailand,

zijn door India en Thailand rondgetrokken,

starting to think about this problem a lot.

en begonnen veel na te denken over dit probleem

We saw all kinds of donated equipment.

We zagen allerlei soorten gedoneerde uitrusting.

We saw fungus growing on microscope lenses.

We zagen schimmel op de microscooplenzen.

And we saw people who had a functional microscope

En we zagen hoe men

een functionele microscoop had

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

maar gewoonweg niet eens wist

hoe ze aan te zetten.

What grew out of that work and that trip

Wat uit dit werk en deze reis groeide,

was actually the idea of what we call Foldscopes.

was het idee dat wij Foldscope noemen.

So what is a Foldscope?

Wat is nou een Foldscope?

A Foldscope is a completely functional microscope,

Een Foldscope is

een volkomen functionele microscoop,

a platform for fluorescence, bright-field,

een platform voor fluorescentie,

lichtmicroscopie, polarisatie, projectie,

polarization, projection,

all kinds of advanced microscopy

en allerlei soorten geavanceerde microscopie,

built purely by folding paper.

uitsluitend gemaakt door papier te vouwen.

So, now you think, how is that possible?

Dus, denk je nu, hoe is dit mogelijk?

I'm going to show you some examples here,

Ik zal je hier een paar voorbeelden geven

and we will run through some of them.

en we zullen er een paar doorlopen.

It starts with a single sheet of paper.

Het begint met een enkel vel papier.

What you see here is all the possible components

Wat je hier ziet,

zijn alle mogelijke componenten

to build a functional bright-field and fluorescence microscope.

die nodig zijn om een functionele

licht- en fluorescentiemicroscoop te bouwen.

So, there are three stages:

Er zijn drie tafels:

There is the optical stage, the illumination stage

de optische tafel, de belichtingstafel

and the mask-holding stage.

en de tafel voor het preparaat.

And there are micro optics at the bottom

En er zijn microlenzen aan de onderkant

that's actually embedded in the paper itself.

die in het papier zelf ingebed zijn.

What you do is, you take it on,

Wat je doet is, je pakt het vast en,

and just like you are playing like a toy,

als of je met speelgoed aan het spelen bent,

which it is,

en dit is eigenlijk speelgoed,

I tab it off,

druk ik het uit

and I break it off.

en breek ik het af.

This paper has no instructions and no languages.

Dit vel papier bevat geen instructies

en geen talen.

There is a code, a color code embedded,

Er is een ingebedde kleurencode,

that tells you exactly how to fold that specific microscope.

die je precies vertelt

hoe je deze specifieke microscoop in elkaar vouwt.

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

Als je klaar bent, ziet het er zo uit,

has all the functionalities of a standard microscope,

en heeft het alle functionaliteiten

van een standaard microscoop,

just like an XY stage,

zoals een kruistafel,

a place where a sample slide could go,

een plek waar het preparaat in kan,

for example right here.

bijvoorbeeld hier.

We didn't want to change this,

Dit wilden we niet veranderen

because this is the standard

omdat het de standaard is,

that's been optimized for over the years,

die met de jaren geoptimaliseerd is.

and many health workers are actually used to this.

Veel zorgpersoneel is hieraan gewend.

So this is what changes,

Dit is dus wat verandert,

but the standard stains all remain the same

maar de standaard kleuringen

blijven allemaal hetzelfde

for many different diseases.

voor veel verschillende ziektes.

You pop this in.

Je floept dit erin.

There is an XY stage,

Er is een kruistafel

and then there is a focusing stage,

en ook een focustafel

which is a flexure mechanism

wat een vouwmechanisme is,

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

dat in het papier zelf zit,

en waardoor we de lenzen kunnen verplaatsen en focussen in stappen van een micrometer.

and focus the lenses by micron steps.

So what's really interesting about this object,

Het interessante aan dit voorwerp --

and my students hate when I do this,

en mijn studenten haten het als ik dit doe,

but I'm going to do this anyway,

maar ik doe het toch --

is these are rugged devices.

is dat deze apparaten robuust zijn.

I can turn it on and throw it on the floor

Ik kan het aanzetten

en het op de grond gooien

and really try to stomp on it.

en echt proberen erop te stampen.

And they last, even though they're designed

En ze verduren het,

ook al zijn ze van een heel flexibel materiaal gemaakt,

from a very flexible material, like paper.

zoals papier.

Another fun fact is, this is what we actually

Een ander aardig feit is dat we dit opsturen,

send out there as a standard diagnostic tool,

als standaard diagnostisch hulpmiddel.

but here in this envelope

Maar hier in deze envelop

I have 30 different foldscopes

heb ik 30 verschillende Foldscopes

of different configurations all in a single folder.

met verschillende configuraties,

allemaal in een map.

And I'm going to pick one randomly.

En ik ga er willekeurig een uithalen.

This one, it turns out, is actually designed

Deze, zo zie ik, is eigenlijk specifiek

specifically for malaria,

voor malaria gemaakt, omdat het

because it has the fluorescent filters built

de ingebouwde fluorescentiefilters heeft

specifically for diagnosing malaria.

die specifiek zijn voor de diagnose van malaria.

So the idea of very specific diagnostic microscopes

Dus het idee

van geheel diagnose-specifieke microscopen

comes out of this.

vloeit hieruit voort.

So up till now, you didn't actually see

Tot nu toe kon je niet zien

what I would see from one of these setups.

wat ik door deze opstellingen zou zien.

So what I would like to do is,

Wat ik zou willen doen, is --

if we could dim the lights, please,

als de lichten even gedimd kunnen worden --

it turns out foldscopes are also projection microscopes.

het blijkt dat Foldscopes

ook projectiemicroscopen zijn.

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

Ik heb deze twee microscopen

go to the back of the wall --

die ik aan ga zetten, op de muur richten,

and just project, and this way you will see

en gewoonweg projecteren,

exactly what I would see.

zodat jullie precies zien

wat ik zou zien.

What you're looking at --

Waar je naar kijkt,

(Applause) —

(Applaus)

This is a cross-section of a compound eye,

is een dwarse doorsnede

van een samengesteld oog,

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

en wanneer ik inzoom, daar,

I am going through the z-axis.

-- ik volg de z-as --

You actually see how the lenses are cut together

zie je inderdaad

hoe deze lenzen samen doorgesneden zijn,

in the cross-section pattern.

in het patroon van de dwarsdoorsnede.

Another example, one of my favorite insects,

Een ander voorbeeld,

een van mijn lievelingsinsecten,

I love to hate this one,

ik houd ervan deze te haten,

is a mosquito,

is een mug.

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

Je ziet hier nu de antenne

van een Culex pipiens.

Right there.

All from the simple setup that I actually described.

Allemaal met de simpele opstelling

die ik net beschreef.

Mijn vrouw heeft een paar van onze microscopen

So my wife has been field testing

some of our microscopes

in het veld getest door,

by washing my clothes whenever I forget them

mijn kleren te wassen. elke keer dat ik ze in de droger vergeet.

in the dryer.

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

Het blijkt dat ze waterbestendig zijn.

(Laughter) —

(Gelach)

right here is just fluorescent water,

Dit is gewoon water met fluoresceïne.

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

Ik weet niet of jullie dit kunnen zien.

This also shows you how the projection scope works.

Dit laat je ook zien

hoe de projectiescoop in zijn werk gaat.

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

Je kunt zien hoe de lichtstraal geprojecteerd en gebogen wordt.

Can we get the lights back on again?

Kunnen de lichten weer aan?

So I'm quickly going to show you,

Nu zal ik snel demonstreren,

since I'm running out of time,

omdat mijn tijd er bijna op zit --

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

wat productiekosten betreft,

the biggest idea was roll-to-roll manufacturing,

was het grootste idee het walsen.

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

We hebben dit dus

voor 50 cent aan onderdelen gemaakt.

(Applause)

(Applaus)

And what this allows us to do

Dit maakt het voor ons mogelijk

is to think about a new paradigm in microscopy,

om over een nieuw paradigma

which we call use-and-throw microscopy.

in microscopie te denken,

dat we wegwerpmicroscopie noemen.

I'm going to give you a quick snapshot

Ik zal je een snel idee geven

of some of the parts that go in.

van wat hierbij komt kijken.

Here is a sheet of paper.

Hier hebben we een vel papier.

This is when we were thinking about the idea.

Dit is toen we over het idee

aan het nadenken waren.

This is an A4 sheet of paper.

Dit is een A4 vel papier.

These are the three stages that you actually see.

Dit zijn de drie tafels die je kunt zien.

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

De optische componenten --

kijk even naar de inzet boven rechts.

we had to figure out a way to manufacture lenses

We moesten een manier vinden om de lenzen

in paper itself at really high throughputs,

in het papier zelf in te bouwen,

met hoge verwerkingssnelheid,

so it uses a process of self-assembly

en dus gebruiken we zelfassemblage en oppervlaktespanning

and surface tension

to build achromatic lenses in the paper itself.

om achromatische lenzen

in het papier zelf in te bouwen.

So that's where the lenses go.

Dat is dus waar de lenzen zitten.

There are some light sources.

Er zijn een paar lichtbronnen.

And essentially, in the end,

En uiteindelijk

all the parts line up because of origami,

plaatsen alle onderdelen zichzelf

op een lijn door origami.

because of the fact that origami allows us

Origami laat ons toe

micron-scale precision of optical alignment.

op de micrometer na

een optische richtlijn te bereiken.

So even though this looks like a simple toy,

Dus ook al ziet dit eruit

the aspects of engineering that go in

als simpel speelgoed,

het is gebaseerd op gesofisticeerde ingenieurskunde.

something like this are fairly sophisticated.

So here is another obvious thing that we would do,

Hier is een andere,

voor de hand liggende demonstratie.

typically, if I was going to show

Om te demonstreren

that these microscopes are robust,

dat deze microscopen robuust zijn,

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

ga ik meestal naar de derde verdieping

en gooi ik ze naar beneden.

There it is, and it survives.

Hier is hij, en hij overleeft de val.

So for us, the next step actually

Voor ons is de volgende stap

is really finishing our field trials.

het afronden van onze veldtesten.

We are starting at the end of the summer.

We beginnen aan het einde van de zomer.

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

We hebben een stadium bereikt

dat we duizenden microscopen kunnen maken.

That would be the first time where we would be

Dit zou de eerste keer ooit zijn

doing field trials with the highest density

dat we veldtesten uitvoeren

of microscopes ever at a given place.

met zoveel microscopen op een plek.

We've started collecting data for malaria,

We zijn begonnen data te verzamelen voor malaria,

Chagas disease and giardia from patients themselves.

de ziekte van Chagas, en Giarda,

van patiënten zelf.

And I want to leave you with this picture.

Ik wil afronden met dit beeld.

I had not anticipated this before,

Dit had ik van tevoren niet verwacht,

but a really interesting link

maar er is een interessant verband

between hands-on science education

tussen praktisch wetenschappelijk onderwijs

and global health.

en wereldgezondheid.

What are the tools that we're actually providing

Welk gereedschap leveren we eigenlijk af

the kids who are going to fight

voor de kinderen die morgen

this monster soup for tomorrow?

het gevecht tegen deze monstersoep aangaan?

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

Ik zou het geweldig vinden

a Foldscope and carry them around in their pockets.

als ze gewoon een Foldscope kunnen printen

en in hun zak kunnen steken.

Thank you.

Dank u wel.

(Applaus)

(Applause)