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

Ману Пракаш: Микроскоп за 50 центов, который складывается, как оригами

Переводчик: Anastasia Kvilinskaya Редактор: Alina Siluyanova

The year is 1800.

1800 год.

A curious little invention is being talked about.

Люди обсуждают чудное маленькое изобретение

It's called a microscope.

под названием микроскоп.

What it allows you to do

Оно позволяет

is see tiny little lifeforms

видеть крошечные жизненные формы,

that are invisible to the naked eye.

невидимые невооружённым глазом.

Soon comes the medical discovery

Вскоре медицина делает следующее открытие:

that many of these lifeforms are actually causes

многие из данных форм вызывают

of terrible human diseases.

ужасные болезни у человека.

Imagine what happened to the society

Представьте, что произошло в обществе,

when they realized

когда люди узнали,

that an English mom in her teacup

что старушка-Англия пила из чайной чашки

actually was drinking a monster soup,

чудовищную гремучую смесь.

not very far from here. This is from London.

И не так далеко отсюда. В Лондоне.

Fast forward 200 years.

Перенесёмся на 200 лет вперёд.

We still have this monster soup around,

Эта гремучая смесь всё ещё вокруг нас.

and it's taken hold in the developing countries

Сохраняется она и в развивающихся странах

around the tropical belt.

вокруг тропической зоны.

Just for malaria itself,

Только от одной малярии

there are a million deaths a year,

в год умирает миллион человек,

and more than a billion people

а более миллиарда человек

that need to be tested because they are at risk

необходимо проверить, так как они в зоне риска,

for different species of malarial infections.

потому что существуют разные виды малярийных инфекций.

Now it's actually very simple to put a face

Сейчас очень просто различить

to many of these monsters.

многие из этих ужасных вирусов.

You take a stain, like acridine orange

Вы берёте краситель: акридиновый оранжевый,

or a fluorescent stain or Giemsa,

или флуоресцентный, или краситель Гимза,

and a microscope, and you look at them.

микроскоп и смотрите на них.

They all have faces.

У всех у них есть своё лицо.

Why is that so, that Alex in Kenya,

Почему же тогда Алекс в Кении,

Fatima in Bangladesh, Navjoot in Mumbai,

Фатима в Бангладеш, Навджут в Мумбае,

and Julie and Mary in Uganda still wait months

Джули и Мэри в Уганде месяцами ожидают

to be able to diagnose why they are sick?

диагноза своей болезни?

And that's primarily because scalability

Прежде всего потому, что масштабная диагностика

of the diagnostics is completely out of reach.

целиком недоступна.

And remember that number: one billion.

Запомните это число: один миллиард.

The problem lies with the microscope itself.

Проблема — в самом микроскопе.

Even though the pinnacle of modern science,

Даже достижение современной науки —

research microscopes are not designed for field testing.

исследовательские микроскопы — не разработаны для исследований в полевых условиях.

Neither were they first designed

С самого начала

for diagnostics at all.

они не были спроектированы и для диагностики.

They are heavy, bulky, really hard to maintain,

Они тяжёлые, громоздкие, требуют серьёзного техобслуживания

and cost a lot of money.

и стоят много денег.

This picture is Mahatma Gandhi in the '40s

Это фотография 1940-х годов: Махатма Ганди

using the exact same setup that we actually use today

использовал то же устройство, что и мы сегодня,

for diagnosing T.B. in his ashram

для диагностики туберкулёза в своём ашраме

in Sevagram in India.

в Севаграм в Индии.

Two of my students, Jim and James,

Два моих студента, Джим и Джеймс,

traveled around India and Thailand,

путешествуя по Индии и Таиланду,

starting to think about this problem a lot.

много размышляли над этой проблемой.

We saw all kinds of donated equipment.

Мы увидели всевозможные виды пожертвованного оборудования.

We saw fungus growing on microscope lenses.

Мы увидели покрытые плесенью линзы микроскопа.

And we saw people who had a functional microscope

Мы увидели и работающий микроскоп у людей,

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

но никто не знал, как его хотя бы включить.

What grew out of that work and that trip

Эта поездка и проделанная нами работа

was actually the idea of what we call Foldscopes.

вдохновили нас на создание так называемых «фолдскопов».

So what is a Foldscope?

Так что же такое фолдскоп?

A Foldscope is a completely functional microscope,

Фолдскоп — это вполне функциональный микроскоп,

a platform for fluorescence, bright-field,

это система флюоресценции с высокой освещённостью,

polarization, projection,

поляризации, проекции

all kinds of advanced microscopy

и всех видов современной микроскопии.

built purely by folding paper.

Он построен по принципу оригами.

So, now you think, how is that possible?

Сейчас вы думаете: «Как такое возможно?»

I'm going to show you some examples here,

Я покажу вам несколько примеров,

and we will run through some of them.

и мы разберём некоторые из них.

It starts with a single sheet of paper.

Всё начинается с листка бумаги.

What you see here is all the possible components

Здесь вы видите всевозможные компоненты

to build a functional bright-field and fluorescence microscope.

для сборки функционального флуоресцентного микроскопа с высокой освещённостью.

So, there are three stages:

Существует три этапа:

There is the optical stage, the illumination stage

оптический, этап освещения

and the mask-holding stage.

и этап фиксирующего шаблона.

And there are micro optics at the bottom

Внизу находится микрооптика,

that's actually embedded in the paper itself.

которая вставлена непосредственно в бумагу.

What you do is, you take it on,

Итак, вы берётесь за это дело,

and just like you are playing like a toy,

словно играете в игрушки,

which it is,

как эта.

I tab it off,

Я вынимаю эту таблицу из рамки

and I break it off.

и выдавливаю её части.

This paper has no instructions and no languages.

На бумаге нет никаких инструкций и надписей.

There is a code, a color code embedded,

Есть нанесённый цветовой код,

that tells you exactly how to fold that specific microscope.

который и подсказывает вам, как собрать этот микроскоп.

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

Готовый микроскоп выглядит следующим образом.

has all the functionalities of a standard microscope,

У него есть все функциональные возможности стандартного микроскопа,

just like an XY stage,

как система позиционирования XY,

a place where a sample slide could go,

место, куда может войти предметное стекло с образцом,

for example right here.

например, вот сюда.

We didn't want to change this,

Мы не хотели это менять,

because this is the standard

так как это стандарт,

that's been optimized for over the years,

который улучшался и утверждался годами.

and many health workers are actually used to this.

Много работников службы здравоохранения привыкли к нему.

So this is what changes,

Вот что меняется.

but the standard stains all remain the same

А стандартные красители остаются теми же

for many different diseases.

для возбудителей многих различных болезней.

You pop this in.

Вы вставляете это внутрь.

There is an XY stage,

Сначала действует система позиционирования XY,

and then there is a focusing stage,

затем фаза фокусировки,

which is a flexure mechanism

где действует механизм сгибания,

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

встроенный в бумагу, который позволяет нам

and focus the lenses by micron steps.

двигать и фокусировать линзы по микрону.

So what's really interesting about this object,

У этого предмета есть интересная особенность.

and my students hate when I do this,

Моим студентам жутко не нравится, когда я это делаю,

but I'm going to do this anyway,

но я собираюсь сделать это так или иначе.

is these are rugged devices.

Это прочное устройство.

I can turn it on and throw it on the floor

Я могу включить его, бросить на пол

and really try to stomp on it.

и попытаться растоптать.

And they last, even though they're designed

Они выдерживают такую нагрузку, хотя сделаны

from a very flexible material, like paper.

из бумаги, очень гибкого материала.

Another fun fact is, this is what we actually

Другой забавный факт состоит в том,

send out there as a standard diagnostic tool,

что мы выпустили стандартный диагностический инструмент,

but here in this envelope

а в этом конверте

I have 30 different foldscopes

у меня 30 различных фолдскопов

of different configurations all in a single folder.

разных конфигураций в одной папке.

And I'm going to pick one randomly.

Я выберу один наугад.

This one, it turns out, is actually designed

Этот, например, разработан

specifically for malaria,

для обнаружения возбудителя малярии,

because it has the fluorescent filters built

так как он снабжён флуоресцентными фильтрами,

specifically for diagnosing malaria.

изготовленными специально для этого.

So the idea of very specific diagnostic microscopes

Идея создания особенных диагностических микроскопов

comes out of this.

возникает на этом фоне.

So up till now, you didn't actually see

До сих пор вы не видели то,

what I would see from one of these setups.

что я мог увидеть с помощью одного из этих устройств.

So what I would like to do is,

Я бы хотел показать следующее.

if we could dim the lights, please,

Если можно, потушите свет, пожалуйста.

it turns out foldscopes are also projection microscopes.

Оказывается, фолдскопы также являются проекционными микроскопами.

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

Я включу эти два микроскопа,

go to the back of the wall --

зайду за стену

and just project, and this way you will see

и буду проецировать, и вы увидите то,

exactly what I would see.

что видел бы я.

What you're looking at --

Вы смотрите на —

(Applause) —

(Аплодисменты)

This is a cross-section of a compound eye,

поперечное сечение фасеточного глаза.

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

Когда я увеличиваю изображение вот здесь,

I am going through the z-axis.

я прохожу ось Z.

You actually see how the lenses are cut together

Вы видите, как линзы пересекаются

in the cross-section pattern.

на примере поперечного сечения.

Another example, one of my favorite insects,

Ещё один пример: одно из моих любимых насекомых,

I love to hate this one,

которое мне жутко нравится, —

is a mosquito,

это комар.

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

Вы видите усик комара Culex pipiens.

Right there.

Вот тут.

All from the simple setup that I actually described.

И всё это с помощью простого устройства, которое я описал.

So my wife has been field testing

Моя жена даже испытывала в полевых условиях

some of our microscopes

несколько наших микроскопов:

by washing my clothes whenever I forget them

она стирала мою одежду, вместе с забытыми в ней

in the dryer.

образцами.

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

Оказывается, они водонепроницаемы, и —

(Laughter) —

(Смех)

right here is just fluorescent water,

Здесь только флуоресцентная вода.

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

Не знаю, видно ли вам.

This also shows you how the projection scope works.

Это также представляет проекционный микроскоп в действии.

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

Вы увидите, как спроецирован и отклонён луч.

Can we get the lights back on again?

Можно включить свет?

So I'm quickly going to show you,

Я быстренько покажу вам,

since I'm running out of time,

так как у меня заканчивается время,

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

каковы наши затраты на производство такого микроскопа.

the biggest idea was roll-to-roll manufacturing,

Самая большая проблема заключалась в производстве бумаги от рулона к рулону.

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

Мы сделали это, потратив 50 центов на запчасти.

(Applause)

(Аплодисменты)

And what this allows us to do

Это наталкивает нас на мысль

is to think about a new paradigm in microscopy,

о создании новой парадигмы в микроскопии,

which we call use-and-throw microscopy.

которую мы называем «Используй и выбрось».

I'm going to give you a quick snapshot

Я вкратце опишу

of some of the parts that go in.

некоторые составные части.

Here is a sheet of paper.

Вот лист бумаги.

This is when we were thinking about the idea.

Вот как у нас рождалась эта идея.

This is an A4 sheet of paper.

Вот лист бумаги формата A4.

These are the three stages that you actually see.

А это три увиденных вами этапа.

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

Это оптические компоненты на вставке справа,

we had to figure out a way to manufacture lenses

Нам пришлось применить особые методы производства линз

in paper itself at really high throughputs,

непосредственно в бумаге с учётом высоких пропускных способностей.

so it uses a process of self-assembly

Таким образом идёт процесс самосборки

and surface tension

и поверхностного натяжения

to build achromatic lenses in the paper itself.

при производстве ахроматических линз внутри бумаги.

So that's where the lenses go.

Вот куда вставляются линзы.

There are some light sources.

Есть некие источники света.

And essentially, in the end,

И по существу, в итоге

all the parts line up because of origami,

все части выстраиваются в линию по принципу оригами,

because of the fact that origami allows us

который позволяет нам

micron-scale precision of optical alignment.

проводить точную оптическую регулировку в микронном масштабе.

So even though this looks like a simple toy,

Хотя это похоже на простую игрушку,

the aspects of engineering that go in

подходы к разработке такого объекта

something like this are fairly sophisticated.

очень сложные.

So here is another obvious thing that we would do,

Вот ещё что я бы сделал,

typically, if I was going to show

если бы собирался показать

that these microscopes are robust,

прочность этих микроскопов:

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

я бы поднялся на третий этаж и бросил микроскоп вниз.

There it is, and it survives.

Вот так. И микроскоп уцелел.

So for us, the next step actually

Следующий наш шаг —

is really finishing our field trials.

это завершение полевых исследований.

We are starting at the end of the summer.

Мы начнём этот этап в конце лета.

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

Мы находимся на этапе производства тысяч микроскопов.

That would be the first time where we would be

Впервые мы будем проводить

doing field trials with the highest density

полевые испытания максимального удельного веса

of microscopes ever at a given place.

микроскопов в заданном месте.

We've started collecting data for malaria,

Мы стали собирать данные о малярии,

Chagas disease and giardia from patients themselves.

американском трипаносомозе и лямблиозе у самих пациентов.

And I want to leave you with this picture.

Я хочу напоследок показать вам эту картинку.

I had not anticipated this before,

Я такого не ожидал.

but a really interesting link

Это интересная связь

between hands-on science education

между практическим научным обучением

and global health.

и всемирным здравоохранением.

What are the tools that we're actually providing

Какими же средствами борьбы

the kids who are going to fight

с этой гремучей смесью

this monster soup for tomorrow?

мы обеспечим наших детей завтра?

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

Я был бы рад, если бы они имели возможность всего лишь

a Foldscope and carry them around in their pockets.

распечатать фолдскоп и носить его с собой в кармане.

Thank you.

Спасибо.

(Applause)

(Аплодисменты)