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

836,797 views ・ 2014-03-07

TED


Pre spustenie videa dvakrát kliknite na anglické titulky nižšie.

Translator: Petra Aquamarine Reviewer: Linda Magáthová
00:12
The year is 1800.
0
12747
2323
Píše sa rok 1800.
00:15
A curious little invention is being talked about.
1
15070
3056
Hovorí sa o neobvyklom vynáleze.
00:18
It's called a microscope.
2
18126
3081
Volá sa to mikroskop.
00:21
What it allows you to do
3
21207
1779
Umožňuje vidieť
00:22
is see tiny little lifeforms
4
22986
2642
maličké formy života,
00:25
that are invisible to the naked eye.
5
25628
2487
ktoré nevidíme voľným okom.
00:28
Soon comes the medical discovery
6
28115
2028
Lekári čoskoro zisťujú,
00:30
that many of these lifeforms are actually causes
7
30143
3085
že mnohé z nich spôsobujú
00:33
of terrible human diseases.
8
33228
2191
hrozivé ľudské choroby.
00:35
Imagine what happened to the society
9
35419
2785
Predstavte si, čo sa v spoločnosti dialo,
00:38
when they realized
10
38204
1988
keď si uvedomili,
00:40
that an English mom in her teacup
11
40192
2816
že anglické žienky nepili čaj,
00:43
actually was drinking a monster soup,
12
43008
3136
ale koktejl plný príšer.
00:46
not very far from here. This is from London.
13
46144
3149
Obrázok je z Londýna, neďaleko odtiaľto.
00:49
Fast forward 200 years.
14
49293
2842
O 200 rokov neskôr.
00:52
We still have this monster soup around,
15
52135
2132
Príšerný koktejl je stále tu,
00:54
and it's taken hold in the developing countries
16
54267
2855
kraľuje v rozvojových krajinách
00:57
around the tropical belt.
17
57122
2416
tropického pásma.
00:59
Just for malaria itself,
18
59538
2563
Len samotná malária
01:02
there are a million deaths a year,
19
62101
2445
spôsobuje milión úmrtí ročne.
01:04
and more than a billion people
20
64546
1746
Viac ako miliarda ľudí
01:06
that need to be tested because they are at risk
21
66292
2648
je ohrozených rôznymi druhmi malárie
01:08
for different species of malarial infections.
22
68940
3235
a potrebuje prejsť testami.
01:12
Now it's actually very simple to put a face
23
72175
2811
Posvietiť si na tieto potvorky
01:14
to many of these monsters.
24
74986
1795
nie je vôbec také ťažké.
01:16
You take a stain, like acridine orange
25
76781
2627
Vezmete farbivo, arkidínovú oranž,
01:19
or a fluorescent stain or Giemsa,
26
79408
2117
alebo fluorescentnú farbu či Giemsu
01:21
and a microscope, and you look at them.
27
81525
3113
a mikroskop a pozorujete.
01:24
They all have faces.
28
84638
2380
Každá má tváričku.
01:27
Why is that so, that Alex in Kenya,
29
87018
2638
Prečo potom Alex z Kene,
01:29
Fatima in Bangladesh, Navjoot in Mumbai,
30
89656
3228
Fatima z Bangladéša, Navjoot z Bombaja
01:32
and Julie and Mary in Uganda still wait months
31
92884
3421
a Julie a Mary z Ugandy čakajú celé mesiace,
01:36
to be able to diagnose why they are sick?
32
96305
3579
aby zistili, akú majú chorobu?
01:39
And that's primarily because scalability
33
99884
3026
Hlavne preto, že nikdy nebude dostatok
01:42
of the diagnostics is completely out of reach.
34
102910
3032
klasických diagnostických prístrojov.
01:45
And remember that number: one billion.
35
105942
3916
Pamätajte si ten počet: miliarda.
01:49
The problem lies with the microscope itself.
36
109858
3901
Problém spočíva v samotnom mikroskope.
01:53
Even though the pinnacle of modern science,
37
113759
2376
Vrchol modernej vedy, mikroskop,
01:56
research microscopes are not designed for field testing.
38
116135
3135
sa totiž nehodí na pozorovanie v teréne.
01:59
Neither were they first designed
39
119270
1680
Pôvodne nebol ani určený
02:00
for diagnostics at all.
40
120950
2151
na diagnostiku.
02:03
They are heavy, bulky, really hard to maintain,
41
123101
3388
Je ťažký, veľký, ťažko sa udržiava
02:06
and cost a lot of money.
42
126489
2301
a je drahý.
02:08
This picture is Mahatma Gandhi in the '40s
43
128790
3405
Tu vidíte Mahátmú Gándího v 40. rokoch.
02:12
using the exact same setup that we actually use today
44
132195
3294
Pomocou rovnakého mikroskopu, aký používame aj dnes,
02:15
for diagnosing T.B. in his ashram
45
135489
2684
diagnostikuje tuberkulózu vo svojom ašrame
02:18
in Sevagram in India.
46
138173
2445
v indickom Sevagrame.
02:20
Two of my students, Jim and James,
47
140618
3327
Dvaja moji študenti, Jim a James,
02:23
traveled around India and Thailand,
48
143945
2320
precestovali Indiu a Thajsko
02:26
starting to think about this problem a lot.
49
146265
2252
a rozmýšľali nad týmto problémom.
02:28
We saw all kinds of donated equipment.
50
148517
2475
Videli sme všakovaké darované prístroje.
02:30
We saw fungus growing on microscope lenses.
51
150992
2912
Na niektorých šošovkách rástli huby.
02:33
And we saw people who had a functional microscope
52
153904
2195
A niektorí ľudia nevedeli
02:36
but just didn't know how to even turn it on.
53
156099
2951
svoj funkčný mikroskop ani zapnúť.
02:39
What grew out of that work and that trip
54
159050
2640
Výsledkom tohto úsilia a cesty
02:41
was actually the idea of what we call Foldscopes.
55
161690
3751
bol nápad na vecičku, ktorú sme nazvali Foldscope.
02:45
So what is a Foldscope?
56
165441
1823
O čo ide?
02:47
A Foldscope is a completely functional microscope,
57
167264
3549
Foldscope je kompletne funkčný mikroskop
02:50
a platform for fluorescence, bright-field,
58
170813
3130
s možnosťou fluorescencie, svetlého poľa,
02:53
polarization, projection,
59
173943
1575
polarizácie, projekcie,
02:55
all kinds of advanced microscopy
60
175518
2568
všetkých pokročilých funkcií
02:58
built purely by folding paper.
61
178086
3215
a skladá sa čisto z papiera.
03:01
So, now you think, how is that possible?
62
181301
2861
Asi ste zvedaví, ako je to možné.
03:04
I'm going to show you some examples here,
63
184162
1963
Ukážem vám pár príkladov
03:06
and we will run through some of them.
64
186125
1801
a niektoré si prejdeme.
03:07
It starts with a single sheet of paper.
65
187926
3784
Začína to jedným listom papiera.
03:11
What you see here is all the possible components
66
191710
3371
Sú tu všetky možné diely na poskladanie
03:15
to build a functional bright-field and fluorescence microscope.
67
195081
4425
funkčného fluorescenčného mikroskopu.
03:19
So, there are three stages:
68
199506
1809
Má to tri časti:
03:21
There is the optical stage, the illumination stage
69
201315
2749
Optiku, osvetlenie
03:24
and the mask-holding stage.
70
204064
2468
a clonu.
03:26
And there are micro optics at the bottom
71
206532
1872
Dole je mikro-optika,
03:28
that's actually embedded in the paper itself.
72
208404
2874
ktorá je vsadená priamo do papiera.
03:31
What you do is, you take it on,
73
211278
2504
Vy sa do toho pustíte
03:33
and just like you are playing like a toy,
74
213782
2776
a ako keby to bola hračka,
03:36
which it is,
75
216558
3087
čo vlastne aj je,
03:40
I tab it off,
76
220584
3030
vylomím
jednotlivé diely.
03:47
and I break it off.
77
227039
2182
03:49
This paper has no instructions and no languages.
78
229221
2724
Na papieri nie je návod v žiadnom jazyku.
03:51
There is a code, a color code embedded,
79
231945
2319
Je na ňom vytlačený farebný kód,
03:54
that tells you exactly how to fold that specific microscope.
80
234264
4611
podľa ktorého viete, ako zložiť ten-ktorý mikroskop.
03:58
When it's done, it looks something like this,
81
238875
2649
Hotový vyzerá nejako takto
04:01
has all the functionalities of a standard microscope,
82
241524
2731
a má všetky funkcie bežného mikroskopu.
04:04
just like an XY stage,
83
244255
1881
Napríklad krížový stolík,
04:06
a place where a sample slide could go,
84
246136
4421
kam sa vkladajú vzorky,
04:10
for example right here.
85
250557
2540
ten je tu.
04:13
We didn't want to change this,
86
253097
1512
Nechceli sme meniť formu vzorky,
04:14
because this is the standard
87
254609
1372
lebo toto je štandard,
04:15
that's been optimized for over the years,
88
255981
1853
optimalizovaný dlhé roky,
04:17
and many health workers are actually used to this.
89
257834
2696
a mnoho zdravotníkov je naň zvyknutých.
04:20
So this is what changes,
90
260530
1461
Toto je nové,
04:21
but the standard stains all remain the same
91
261991
2167
ale všetky klasické farbivá zostávajú
04:24
for many different diseases.
92
264158
1775
na mnoho rôznych chorôb.
04:25
You pop this in.
93
265933
2932
Vložíte vzorku,
04:28
There is an XY stage,
94
268865
3886
na krížovej rovine si ju nastavíte
04:32
and then there is a focusing stage,
95
272751
1973
a potom zaostrujete,
04:34
which is a flexure mechanism
96
274724
1866
pomocou ohýbacieho mechanizmu
04:36
that's built in paper itself that allows us to move
97
276590
2553
zabudovaného priamo do papiera,
má to mikrónovú presnosť.
04:39
and focus the lenses by micron steps.
98
279143
2981
04:42
So what's really interesting about this object,
99
282124
2133
Čo je na tejto vecičke fakt dobré
04:44
and my students hate when I do this,
100
284257
1883
a študenti neznášajú, keď to robím,
04:46
but I'm going to do this anyway,
101
286140
1761
ale urobím to aj tak,
04:47
is these are rugged devices.
102
287901
1956
je jej odolnosť.
04:49
I can turn it on and throw it on the floor
103
289857
4577
Môžem ju zapnúť, hodiť o zem
04:54
and really try to stomp on it.
104
294434
2952
a skúsiť rozdupať.
04:57
And they last, even though they're designed
105
297386
2375
Odolá aj napriek tomu, že je z takého
04:59
from a very flexible material, like paper.
106
299761
3463
ohybného materiálu, akým je papier.
05:03
Another fun fact is, this is what we actually
107
303224
2852
Tiež je sranda, že toto tam normálne
05:06
send out there as a standard diagnostic tool,
108
306076
4055
posielame ako štandardný diagnostický prístroj.
05:10
but here in this envelope
109
310131
1769
Ale v tejto obálke
05:11
I have 30 different foldscopes
110
311900
2391
mám 30 rôznych foldscopov
05:14
of different configurations all in a single folder.
111
314291
5731
na rôzne účely, všetky v jednom obale.
05:20
And I'm going to pick one randomly.
112
320022
1812
Náhodne jeden vyberiem.
05:21
This one, it turns out, is actually designed
113
321834
2082
Tento sme navrhli
05:23
specifically for malaria,
114
323916
1563
špecificky na maláriu,
05:25
because it has the fluorescent filters built
115
325479
2311
lebo sú v ňom fluorescenčné filtre
05:27
specifically for diagnosing malaria.
116
327790
2097
na diagnostikovanie malárie.
05:29
So the idea of very specific diagnostic microscopes
117
329887
3928
Preto máme špeciálne mikroskopy
05:33
comes out of this.
118
333815
1766
na jednotlivé choroby.
05:35
So up till now, you didn't actually see
119
335581
2939
Zatiaľ ste ešte nevideli,
05:38
what I would see from one of these setups.
120
338520
2957
čo sa dá v takomto mikroskope vidieť.
05:41
So what I would like to do is,
121
341477
1681
Rád by som vám niečo ukázal,
05:43
if we could dim the lights, please,
122
343158
1626
ak môžeme stlmiť svetlá, prosím.
05:44
it turns out foldscopes are also projection microscopes.
123
344784
3665
Pomocou foldscopu totiž dokážeme aj premietať.
05:48
I have these two microscopes that I'm going to turn --
124
348449
2534
Zapnem tieto dva mikroskopy,
05:50
go to the back of the wall --
125
350983
1753
podídem k stene
05:52
and just project, and this way you will see
126
352736
1708
a premietnem vám presne to,
05:54
exactly what I would see.
127
354444
2120
čo by človek videl v mikroskope.
05:56
What you're looking at --
128
356564
1786
Pozeráte sa na...
05:58
(Applause) —
129
358350
2383
(potlesk)
06:00
This is a cross-section of a compound eye,
130
360733
2636
Toto je priečny rez zloženého oka
06:03
and when I'm going to zoom in closer, right there,
131
363369
2351
a keď priblížim,
06:05
I am going through the z-axis.
132
365720
2244
prechádzam osou z,
06:07
You actually see how the lenses are cut together
133
367964
3024
vidíte aj to, ako sú šošovky spojené
06:10
in the cross-section pattern.
134
370988
1573
v priečnom reze.
06:12
Another example, one of my favorite insects,
135
372561
2556
Teraz vidíte môj obľúbený hmyz,
06:15
I love to hate this one,
136
375117
1977
ktorý rád nenávidím.
06:17
is a mosquito,
137
377094
1781
Komára.
06:18
and you're seeing the antenna of a culex pipiens.
138
378875
3762
Vidíte tykadlo komára piskľavého.
06:22
Right there.
139
382637
3363
Priamo tu.
06:26
All from the simple setup that I actually described.
140
386000
4213
Stačí na to zariadenie, čo som práve opísal.
06:30
So my wife has been field testing
141
390213
1773
Moja žena terénne testovala
06:31
some of our microscopes
142
391986
2000
niektoré naše mikroskopy tým,
06:33
by washing my clothes whenever I forget them
143
393986
2481
že ich vyprala vždy,
06:36
in the dryer.
144
396467
2029
keď som ich zabudol v sušičke.
06:38
So it turns out they're waterproof, and --
145
398496
2800
Ukázalo sa, že sú vodotesné,
06:41
(Laughter) —
146
401296
1788
(smiech)
06:43
right here is just fluorescent water,
147
403084
2498
a tu mám fluorescenčnú vodu,
06:45
and I don't know if you can actually see this.
148
405582
1550
neviem, či je to vidieť.
06:47
This also shows you how the projection scope works.
149
407132
2389
Je to tiež názorná ukážka projekčného mikroskopu.
06:49
You get to see the beam the way it's projected and bent.
150
409521
3653
Vidíte, ako sa lúč svetla ohýba a premieta.
06:56
Can we get the lights back on again?
151
416199
2940
Možeme zasa zažnúť?
06:59
So I'm quickly going to show you,
152
419139
1787
Teraz vám v rýchlosti poviem,
07:00
since I'm running out of time,
153
420926
2049
lebo mi dochádza čas,
07:02
in terms of how much it costs for us to manufacture,
154
422975
2426
koľko nás stojí ich výroba.
07:05
the biggest idea was roll-to-roll manufacturing,
155
425401
3080
Vyrábame metódou roll-to-roll,
07:08
so we built this out of 50 cents of parts and costs.
156
428481
3122
čiže na diely a výdavky minieme len 50 centov.
07:11
(Applause)
157
431603
2859
(potlesk)
07:14
And what this allows us to do
158
434462
2095
Vďaka čomu môžeme uvažovať
07:16
is to think about a new paradigm in microscopy,
159
436557
2336
o novej paradigme v mikroskopii,
07:18
which we call use-and-throw microscopy.
160
438893
2017
voláme ju „použi a vyhoď“.
07:20
I'm going to give you a quick snapshot
161
440910
2089
Rýchlo vám predvediem
07:22
of some of the parts that go in.
162
442999
1763
niektoré z použitých častí.
07:24
Here is a sheet of paper.
163
444762
1459
Vidíte list papiera
07:26
This is when we were thinking about the idea.
164
446221
2089
a ako sme uvažovali nad novým nápadom.
07:28
This is an A4 sheet of paper.
165
448310
1355
Papier má rozmery A4.
07:29
These are the three stages that you actually see.
166
449665
1981
Tu sú tie tri časti, čo som spomínal.
07:31
And the optical components, if you look at the inset up on the right,
167
451646
3430
Optické komponenty sú tu vpravo hore,
07:35
we had to figure out a way to manufacture lenses
168
455076
2427
potrebovali sme vymyslieť, ako vyrobiť šošovky
07:37
in paper itself at really high throughputs,
169
457503
2312
vložené do papiera pri vysokej výrobnej kapacite.
07:39
so it uses a process of self-assembly
170
459815
1859
Využívame proces samousporiadania
07:41
and surface tension
171
461674
1112
a povrchové napätie
07:42
to build achromatic lenses in the paper itself.
172
462786
3536
na výrobu achromatických šošoviek priamo v papieri.
07:46
So that's where the lenses go.
173
466322
1445
Sem idú šošovky.
07:47
There are some light sources.
174
467767
1612
Tu sú zdroje svetla.
07:49
And essentially, in the end,
175
469379
1385
Nakoniec všetky časti
07:50
all the parts line up because of origami,
176
470764
3178
v zásade zapadnú do seba ako origami.
07:53
because of the fact that origami allows us
177
473942
3271
Pretože toto origami nám umožňuje
07:57
micron-scale precision of optical alignment.
178
477213
2980
na mikrometer presné optické vyladenie.
08:00
So even though this looks like a simple toy,
179
480193
2629
Vyzerá to síce ako obyčajná hračka,
08:02
the aspects of engineering that go in
180
482822
1914
ale na takéto niečo potrebujete
08:04
something like this are fairly sophisticated.
181
484736
2686
vyspelé technológie.
08:07
So here is another obvious thing that we would do,
182
487422
3235
Ďalšia vec, čo sme samozrejme vyskúšali
08:10
typically, if I was going to show
183
490657
1593
na dôkaz,
08:12
that these microscopes are robust,
184
492250
1505
že náš mikroskop je odolný,
08:13
is go to the third floor and drop it from the floor itself.
185
493755
3838
bolo vyjsť na 3. poschodie a hodiť ho dolu.
08:17
There it is, and it survives.
186
497593
3323
Tu je a prežil.
08:20
So for us, the next step actually
187
500916
2177
Naším ďalším cieľom
08:23
is really finishing our field trials.
188
503093
1839
je dokončiť terénne testovanie.
08:24
We are starting at the end of the summer.
189
504932
2105
Začíname koncom leta.
08:27
We are at a stage where we'll be making thousands of microscopes.
190
507037
2927
Čoskoro vyrobíme tisíce mikroskopov.
08:29
That would be the first time where we would be
191
509964
2144
Bude to prvý z našich terénnych testov
08:32
doing field trials with the highest density
192
512108
2085
s rekordnou hustotou mikroskopov
08:34
of microscopes ever at a given place.
193
514193
2555
na danom mieste.
08:36
We've started collecting data for malaria,
194
516748
2080
Začali sme zbierať dáta o malárii,
08:38
Chagas disease and giardia from patients themselves.
195
518828
3796
Chagasovej chorobe a giardióze od samotných pacientov.
08:42
And I want to leave you with this picture.
196
522624
2094
Zakončím to týmto obrázkom.
08:44
I had not anticipated this before,
197
524718
1925
Predtým mi to nenapadlo,
08:46
but a really interesting link
198
526643
1687
ale je tu zaujímavá spojitosť
08:48
between hands-on science education
199
528330
1895
medzi praktickým vzdelávaním
08:50
and global health.
200
530225
1258
a svetovým zdravím.
08:51
What are the tools that we're actually providing
201
531483
2926
Aké nástroje vlastne poskytujeme?
08:54
the kids who are going to fight
202
534409
2180
Deti, ktoré budú bojovať
08:56
this monster soup for tomorrow?
203
536589
1918
proti tomu koktejlu príšer v budúcnosti.
08:58
I would love for them to be able to just print out
204
538507
2358
Veľmi by som si prial, aby si mohli proste vytlačiť
09:00
a Foldscope and carry them around in their pockets.
205
540865
2129
Foldscope a nosiť ho so sebou vo vrecku.
09:02
Thank you.
206
542994
2906
Ďakujem.
09:05
(Applause)
207
545900
4443
(potlesk)
O tomto webe

Táto stránka vám predstaví videá na YouTube, ktoré sú užitočné pri učení angličtiny. Uvidíte lekcie angličtiny, ktoré vedú špičkoví učitelia z celého sveta. Dvojitým kliknutím na anglické titulky zobrazené na stránke každého videa si môžete video odtiaľ prehrať. Titulky sa posúvajú synchronizovane s prehrávaním videa. Ak máte akékoľvek pripomienky alebo požiadavky, kontaktujte nás prostredníctvom tohto kontaktného formulára.

https://forms.gle/WvT1wiN1qDtmnspy7