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

Translator: Kelwalin Dhanasarnsombut Reviewer: Nuchapong Wongrajit

The year is 1800.

ในปีค.ศ. 1800

A curious little invention is being talked about.

สิ่งประดิษฐ์เล็กๆ อันน่าฉงนกำลังเป็นที่กล่าวขาน

It's called a microscope.

มันถูกเรียกว่า กล้องจุลทรรศน์

What it allows you to do

มันทำให้คุณสามารถ

is see tiny little lifeforms

เห็นสิ่งมีชีวิตเล็กๆ

that are invisible to the naked eye.

ที่ไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า

Soon comes the medical discovery

จากนั้นไม่นานการค้นพบทางการแพทย์ก็บอกว่า

that many of these lifeforms are actually causes

สิ่งมีชีวิตมากมายเหล่านี้เป็นตัวก่อให้เกิด

of terrible human diseases.

โรคร้ายในมนุษย์

Imagine what happened to the society

ลองนึกภาพดูว่าจะเกิดอะไรขึ้นกับสังคม

when they realized

เมื่อพวกเขารู้ว่า

that an English mom in her teacup

คุณแม่ชาวอังกฤษ

actually was drinking a monster soup,

กำลังดื่มซุปปิศาจจากถ้วยชาของเธอ

not very far from here. This is from London.

ไม่ห่างไปจากตรงนี้ นี่มาจากลอนดอนครับ

Fast forward 200 years.

เดินหน้าอย่างรวดเร็วไปในอีก 200 ปี

We still have this monster soup around,

พวกเรายังมีซุปปิศาจเหล่านี้อยู่ทั่วไป

and it's taken hold in the developing countries

และมันก็ส่งผลกระทบต่อประเทศกำลังพัฒนา

around the tropical belt.

ทั่วทั้งเขตร้อนของโลก

Just for malaria itself,

แค่มาลาเรียอย่างเดียว

there are a million deaths a year,

ก็ทำให้มีผู้เสียชีวิตเป็นล้านคนต่อปี

and more than a billion people

และกว่าพันล้านคน

that need to be tested because they are at risk

ที่ต้องถูกตรวจเพราะว่าพวกเขาอยู่ในกลุ่มเสี่ยง

for different species of malarial infections.

ที่จะติดโรคมาลาเรียสายพันธุ์ต่างๆ

Now it's actually very simple to put a face

เอาล่ะ จริงๆ มันง่ายมากครับที่จะจดจำ

to many of these monsters.

ตัวประหลาดทั้งหลายเหล่านี้

You take a stain, like acridine orange

คุณทำการย้อมสี เช่น อคริดิน ออเรนจ์ (acridine orange)

or a fluorescent stain or Giemsa,

หรือย้อมด้วยสารเรืองแสง หรือ จิมซ่า (Giemsa)

and a microscope, and you look at them.

แล้วก็เอากล้องจุลทรรศน์มาส่องดูพวกมัน

They all have faces.

พวกมันมีหน้าตาที่บ่งบอกได้กันทั้งนั้น

Why is that so, that Alex in Kenya,

แล้วทำไม อเล็กซ์ในเคนยา

Fatima in Bangladesh, Navjoot in Mumbai,

ฟาติมาในบังกลาเทศ นาฟจูทในมุมไบ

and Julie and Mary in Uganda still wait months

และจูลี่กับแมรี่ในอูกันดา ยังต้องรออยู่หลายเดือน

to be able to diagnose why they are sick?

เพื่อจะทราบผลการตรวจว่าพวกเขาเป็นโรคอะไร

And that's primarily because scalability

และหลักๆ แล้วก็เป็นเพราะความสามารถ

of the diagnostics is completely out of reach.

ในการตรวจนั้นไม่พอกับความต้องการเลย

And remember that number: one billion.

และจดจำตัวเลขนั้นได้ไหมครับ หนึ่งพันล้าน

The problem lies with the microscope itself.

ปัญหานั้นอยู่ที่ตัวกล้องจุลทรรศน์

Even though the pinnacle of modern science,

ถึงแม้เราจะมีวิทยาศาสตร์ที่ล้ำสมัย

research microscopes are not designed for field testing.

กล้องจุลทรรศน์ที่ใช้ในงานวิจัยนั้น ไม่ได้ถูกออกแบบมาให้เหมาะสมกับการใช้งานภาคสนาม

Neither were they first designed

แล้วมันก็ไม่ได้ถูกออกแบบมาแต่แรก

for diagnostics at all.

เพื่อใช้ในงานวินิจฉัยตรวจโรค

They are heavy, bulky, really hard to maintain,

มันหนัก เทอะทะ ดูแลรักษาลำบาก

and cost a lot of money.

แล้วก็แพงด้วย

This picture is Mahatma Gandhi in the '40s

ภาพนี้คือ มหาตมะ คานธี ในยุค 40

using the exact same setup that we actually use today

ซึ่งท่านกำลังใช้อุปกรณ์ที่เรายังคงใช้กันอยู่ทุกวันนี้

for diagnosing T.B. in his ashram

ในการตรวจวัณโรคในสถานที่สอนศาสนาของท่าน

in Sevagram in India.

ในเซวาแกรม (Sevagram) ในอินเดีย

Two of my students, Jim and James,

นักเรียนของผมสองคน จิมและเจมส์

traveled around India and Thailand,

เดินทางไปทั่วทั้งอินเดียและประเทศไทย

starting to think about this problem a lot.

เริ่มที่จะคิดอย่างมากถึงปัญหานี้

We saw all kinds of donated equipment.

พวกเราเห็นอุปกรณ์หลากหลายที่ได้รับบริจาคมา

We saw fungus growing on microscope lenses.

พวกเราเห็นราขึ้นเลนส์กล้องจุลทรรศน์

And we saw people who had a functional microscope

และพวกเราเห็นกล้องจุลทรรศน์ที่ใช้การได้

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

ตกไปอยู่กับคนที่ไม่รู้ด้วยซ้ำว่าจะเปิดมันอย่างไร

What grew out of that work and that trip

สิ่งที่พัฒนามาจากงานและการเดินทางครั้งนั้น

was actually the idea of what we call Foldscopes.

ก็คือความคิดที่เราเรียกว่า โฟลด์สโคป (Foldscope)

So what is a Foldscope?

แล้วอะไรคือโฟลด์สโคปล่ะ

A Foldscope is a completely functional microscope,

โฟลด์สโคปคือกล้องจุลทรรศน์ที่ใช้งานได้จริงๆ

a platform for fluorescence, bright-field,

มีระบบสำหรับการส่องดูแบบฟลูออเรสเซนต์ แบบพื้นหลังสว่าง

polarization, projection,

แบบโพลาไรเซชั่น (polarization) มีระบบฉายภาพ

all kinds of advanced microscopy

ทุกอย่างแบบที่กล้องจุลทรรศน์แบบมืออาชีพทำได้

built purely by folding paper.

และทั้งหมดนี้ก็ทำขึ้นจากการพับกระดาษ

So, now you think, how is that possible?

คุณคงจะคิดว่า มันเป็นไปได้อย่างไรกัน

I'm going to show you some examples here,

ผมกำลังจะแสดงให้คุณเห็นตัวอย่างบางส่วน

and we will run through some of them.

และเราจะลองมาชมกันแบบคร่าวๆ

It starts with a single sheet of paper.

มันเริ่มต้นจากกระดาษแผ่นหนึ่ง

What you see here is all the possible components

ที่คุณเห็นอยู่นี้เป็นส่วนประกอบทั้งหมด

to build a functional bright-field and fluorescence microscope.

สำหรับสร้างกล้องจุลทรรศน์แบบพื้นหลังสว่าง และแบบฟลูออเรสเซนต์

So, there are three stages:

มันมีอยู่สามส่วน

There is the optical stage, the illumination stage

มีแผ่นวางเลนส์ (optical stage) แผ่นแหล่งกำเนิดแสง (Illumination stage)

and the mask-holding stage.

และแผ่นยึดตัวอย่าง

And there are micro optics at the bottom

และมันมีระบบแสงเล็กๆ อยู่ตรงก้น

that's actually embedded in the paper itself.

ที่ฝังอยู่ในกระดาษอยู่แล้ว

What you do is, you take it on,

ที่คุณทำก็คือ คุณนำมันขึ้นมา

and just like you are playing like a toy,

และเหมือนกับที่คุณเล่นของเล่น

which it is,

ซึ่งมันก็เป็นเช่นนั้น

I tab it off,

ผมกดมันออกมา

and I break it off.

ผมแกะนี่ออก

This paper has no instructions and no languages.

กระดาษนี้ไม่มีคู่มือแนะนำหรือเขียนอะไรไว้

There is a code, a color code embedded,

มีสัญลักษณ์ที่เป็นสีอยู่

that tells you exactly how to fold that specific microscope.

ที่จะบอกคุณว่าจะพับกล้องจุลทรรศน์นี้อย่างไร

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

เมื่อมันเสร็จสมบูรณ์แล้ว มันจะมีหน้าตาประมาณนี้

has all the functionalities of a standard microscope,

ทำหน้าที่ได้อย่างที่กล้องจุลทรรศน์มาตรฐานทำได้

just like an XY stage,

เหมือนกับแท่น XY

a place where a sample slide could go,

ที่ซึ่งปกติเราวางสไลด์

for example right here.

ยกตัวอย่างเช่นตรงนี้

We didn't want to change this,

เราไม่อยากจะเปลี่ยนแปลงสิ่งนี้

because this is the standard

เพราะนี่เป็นมาตรฐาน

that's been optimized for over the years,

ที่ได้ถูกปรับปรุงให้ลงตัวมาเป็นเวลาหลายปี

and many health workers are actually used to this.

และผู้ที่ทำงานด้านสุขภาพก็คุ้นเคยกับสิ่งนี้

So this is what changes,

ฉะนั้นนี่คือสิ่งที่เปลี่ยนแปลง

but the standard stains all remain the same

แต่การย้อมสีตามมาตรฐานยังคงเป็นแบบเดิม

for many different diseases.

สำหรับโรคต่างๆ มากมาย

You pop this in.

คุณนำสิ่งนี้เข้าไป

There is an XY stage,

มีแท่น XY

and then there is a focusing stage,

และจากนั้นก็มีส่วนสำหรับปรับโฟกัส

which is a flexure mechanism

ซึ่งใช้กลไกการโค้งงอ

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

ที่ถูกสร้างไว้ภายในตัวกระดาษเอง ซึ่งมันทำให้เราสามารถ

and focus the lenses by micron steps.

ปรับโฟกัสของเลนส์ในระดับไมครอน

So what's really interesting about this object,

แล้วสิ่งที่น่าสนใจอย่างยิ่งสำหรับอุปกรณ์นี้

and my students hate when I do this,

และนักเรียนของผมก็เกลียดมากเมื่อผมทำสิ่งนี้

but I'm going to do this anyway,

แต่ผมก็จะทำอยู่ดี

is these are rugged devices.

ก็คือ มันเป็นอุปกรณ์ที่สมบุกสมบัน

I can turn it on and throw it on the floor

ผมสามารถเปิดมัน ขว้างลงไปที่พื้น

and really try to stomp on it.

และพยายามจะกระทืบมัน

And they last, even though they're designed

มันก็ยังไม่พัง แม้ว่ามันจะถูกออกแบบ

from a very flexible material, like paper.

มาจากวัสดุที่ยืดหยุ่นได้อย่างกระดาษ

Another fun fact is, this is what we actually

อีกอย่างหนึ่งก็คือ นี่คืออะไรบางอย่าง

send out there as a standard diagnostic tool,

ที่เรานำออกไปในฐานะ อุปกรณ์สำหรับการตรวจแบบมาตรฐาน

but here in this envelope

แต่ในซองนี้

I have 30 different foldscopes

ผมมีโฟลด์สโคปต่างๆ 30 แบบ

of different configurations all in a single folder.

ที่มีโครงสร้างต่างกัน ทั้งหมดนี้อยู่ในแฟ้มเดียว

And I'm going to pick one randomly.

และผมกำลังที่จะสุ่มดึงขึ้นมาอันหนึ่ง

This one, it turns out, is actually designed

อันนี้ครับ ที่จริงมันถูกออกแบบมา

specifically for malaria,

สำหรับใช้กับมาลาเรียโดยเฉพาะ

because it has the fluorescent filters built

เพราะว่ามันมีตัวกรองแสงฟลูออเรสเซนต์

specifically for diagnosing malaria.

ที่สร้างพิเศษสำหรับการตรวจหามาลาเรีย

So the idea of very specific diagnostic microscopes

ดังนั้น แนวคิดที่ว่าจะใช้กล้องจุลทรรศน์ แบบเฉพาะในการตรวจแต่ละโรคนั้น

comes out of this.

ก็มาจากสิ่งนี้

So up till now, you didn't actually see

จนถึงตอนนี้ คุณคงไม่ได้เห็นจริงๆ เลยว่า

what I would see from one of these setups.

ผมเห็นอะไรจากหนึ่งในอุปกรณ์เหล่านี้

So what I would like to do is,

ดังนั้น ผมอยากจะลองแสดงให้ดู

if we could dim the lights, please,

ถ้าคุณจะช่วยหรี่ไฟสักนิด ขอบคุณครับ

it turns out foldscopes are also projection microscopes.

โฟลด์สโคปสามารถเป็นกล้องจุลทรรศน์แบบฉายขึ้นจอได้ด้วย

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

ผมมีกล้องจุลทรรศน์สองตัวที่ผมกำลังจะเปิด --

go to the back of the wall --

ไปทางด้านหลังของกำแพง --

and just project, and this way you will see

และฉายภาพออกไป และนี่คือแบบที่คุณเห็น

exactly what I would see.

เช่นเดียวกับที่ผมเห็น

What you're looking at --

ที่คุณเห็นอยู่ตอนนี้ --

(Applause) —

(เสียงปรบมือ) --

This is a cross-section of a compound eye,

เป็นภาพตัดขวางของตาประกอบ

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

และเมื่อผมซูมเข้าไปใกล้ขึ้น ตรงนี้

I am going through the z-axis.

ผมเคลื่อนไปตามแนวแกน z

You actually see how the lenses are cut together

คุณจะได้เห็นว่าเลนส์ตาถูกจัดวางอยู่ด้วยกันอย่างไร

in the cross-section pattern.

ในรูปแบบภาพตัดตามขวาง

Another example, one of my favorite insects,

อีกหนึ่งตัวอย่างเป็น หนึ่งในแมลงที่ผมชอบ

I love to hate this one,

ผมชอบที่จะเกลียดเจ้าแมลงนี่

is a mosquito,

ซึ่งก็คือยุงนั่นเอง

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

และคุณกำลังได้เห็นหนวดของ Culex pipiens [ชื่อวิทยาศาสตร์]

Right there.

ตรงนี้

All from the simple setup that I actually described.

ทั้งหมดนี้จากอุปกรณ์เรียบง่ายที่ผมได้อธิบายไป

So my wife has been field testing

ภรรยาของผมได้ลองนำกล้องจุลทรรศน์ของเราบางตัว

some of our microscopes

ไปทำการทดสอบภาคสนาม

by washing my clothes whenever I forget them

โดยเอาเสื้อผ้าที่มีกล้องที่ผมลืมทิ้งไว้ไปซัก

in the dryer.

ในเครื่องอบแห้ง

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

ปรากฏว่าพวกมันกันน้ำได้ด้วย และ --

(Laughter) —

(เสียงหัวเราะ) --

right here is just fluorescent water,

นี่เป็นแค่น้ำที่มีสารเรืองแสง

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

และผมไม่รู้ว่าคุณจะเห็นกันหรือเปล่า

This also shows you how the projection scope works.

มันแสดงให้คุณเห็นว่ากล้องฉายภาพทำงานได้อย่างไร

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

คุณจะเห็นลำแสงที่ถูกฉายออกไปและทำให้หักแห

Can we get the lights back on again?

ช่วยเปิดไฟหน่อยได้ไหมครับ

So I'm quickly going to show you,

ผมจะแสดงให้คุณดูแบบเร็วๆ

since I'm running out of time,

เพราะกำลังจะหมดเวลาแล้ว

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

ว่ามันมีค่าใช้จ่ายในการผลิตเท่าไร

the biggest idea was roll-to-roll manufacturing,

แนวคิดหลักก็คือการผลิตแบบม้วนต่อม้วน

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

เราสร้างมันขึ้นมาด้วยเงิน 50 เซนต์

(Applause)

(เสียงปรบมือ)

And what this allows us to do

และสิ่งนี้ก็ทำให้เรา

is to think about a new paradigm in microscopy,

ได้คิดถึงขอบเขตใหม่ของกล้องจุลทรรศน์

which we call use-and-throw microscopy.

ซึ่งเราเรียกมันว่ากล้องใช้แล้วทิ้ง

I'm going to give you a quick snapshot

ผมจะให้คุณได้ชมแบบเร็วๆ

of some of the parts that go in.

สำหรับส่วนต่างๆ ข้างใน

Here is a sheet of paper.

นี่คือกระดาษแผ่นหนึ่ง

This is when we were thinking about the idea.

และเมื่อเรากำลังคิดถึงแนวคิด

This is an A4 sheet of paper.

มันคือกระดาษ A4

These are the three stages that you actually see.

มันมีสามส่วนที่คุณเห็น

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

และส่วนที่เกี่ยวกับการมองเห็น ถ้าคุณมองที่จอย่อยมุมบนขวา

we had to figure out a way to manufacture lenses

เราต้องหาทางที่จะสร้างตัวเลนส์

in paper itself at really high throughputs,

ในกระดาษเองนั้น และให้ผลลัพธ์ที่มีคุณภาพสูง

so it uses a process of self-assembly

ดังนั้น มันใช้กระบวนการที่เรียกว่าการประกอบขึ้นเอง

and surface tension

และแรงตึงผิว

to build achromatic lenses in the paper itself.

เพื่อสร้างเลนส์ไร้สีในตัวกระดาษนั้น

So that's where the lenses go.

นั่นแหละครับ เลนส์อยู่ตรงนั้น

There are some light sources.

มันมีแหล่งแสง

And essentially, in the end,

และที่สำคัญ ท้ายที่สุดแล้ว

all the parts line up because of origami,

ทุกส่วนประกอบเข้ามาเรียงตัวด้วยกัน เพราะโอริกามิ

because of the fact that origami allows us

เพราะว่าโอริกามิทำให้เรานั้น

micron-scale precision of optical alignment.

วางแนวการมองได้อย่างแม่นยำระดับไมครอน

So even though this looks like a simple toy,

ฉะนั้น ถึงแม้ว่ามันจะดูเหมือนของเล่นธรรมดาๆ

the aspects of engineering that go in

แนวทางเชิงวิศวกรรม

something like this are fairly sophisticated.

ที่อยู่ในอะไรแบบนี้มันค่อนข้างซับซ้อน

So here is another obvious thing that we would do,

ครับ นี่เป็นอีกอย่างหนึ่งที่เราจะทำแน่ๆ

typically, if I was going to show

โดยเฉพาะเมื่อเรากำลังที่จะแสดงว่า

that these microscopes are robust,

กล้องจุลทรรศน์เหล่านี้สมบุกสมบัน

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

ก็คือไปยังชั้นสามและทิ้งมันลงมา

There it is, and it survives.

นั่นไงครับ มันยังไม่พัง

So for us, the next step actually

สำหรับเรา ขั้นตอนต่อไป

is really finishing our field trials.

ก็คือทำให้การทดสอบภาคสนามของเราสมบูรณ์

We are starting at the end of the summer.

เราจะเริ่มกันตอนปลายฤดูร้อน

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

เราอยู่ในขั้นตอนที่เราจะสร้างกล้องจุลทรรศน์หลายพันอัน

That would be the first time where we would be

ที่จะเป็นครั้งแรกที่เรา

doing field trials with the highest density

จะทำการทดสอบภาคสนาม

of microscopes ever at a given place.

ซึ่งจะเป็นจุดที่มีกล้องจุลทรรศน์มารวมกันหนาแน่นที่สุด

We've started collecting data for malaria,

เราได้เริ่มเก็บข้อมูลสำหรับมาลาเรีย

Chagas disease and giardia from patients themselves.

โรคชากัส (Chagas) และ การ์เดีย (giardia) จากตัวคนไข้เอง

And I want to leave you with this picture.

และผมต้องการที่จะทิ้งคุณไว้กับภาพนี้

I had not anticipated this before,

ผมไม่เคยคาดหวังสิ่งนี้มาก่อน

but a really interesting link

แต่มันก็เป็นการเชื่อมต่อที่น่าสนใจมากๆ

between hands-on science education

ระหว่างการศึกษาวิทยาศาสตร์แบบลงมือทำ

and global health.

และสาธารณสุขระดับสากล

What are the tools that we're actually providing

อะไรคืออุปกรณ์ที่เรากำลังหยิบยื่นจริงๆ

the kids who are going to fight

ให้กับเด็กๆ ผู้ซึ่งกำลังต่อสู้เพื่อวันพรุ่งนี้

this monster soup for tomorrow?

กับซุปตัวประหลาด

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

ผมอยากจะให้พวกเขาสามารถที่จะพิมพ์

a Foldscope and carry them around in their pockets.

โฟลด์สโคปและใส่กระเป๋าพามันไปไหนมาไหน

Thank you.

ขอบคุณครับ

(Applause)

(เสียงปรบมือ)