TEDGlobal 2012
Manu Prakash: A 50-cent microscope that folds like origami
Manu Prakash
Filmed:
Readability: 4.1
2,182,867 views
Perhaps you’ve punched out a paper doll or folded an origami swan? TED Fellow Manu Prakash and his team have created a microscope made of paper that's just as easy to fold and use. A sparkling demo that shows how this invention could revolutionize healthcare in developing countries … and turn almost anything into a fun, hands-on science experiment.
Manu Prakash - Physicist, inventor
TED Fellow Manu Prakash is on a mission to bring radical new technology to global health. Full bio
TED Fellow Manu Prakash is on a mission to bring radical new technology to global health. Full bio
Double-click the English transcript below to play the video.
إنها سنة 1800
00:12
The year is 1800.
0
747
2323
00:15
A curious little invention is being talked about.
1
3070
3056
إختراع صغير وغريب يجرى الحديث عنه
00:18
It's called a microscope.
2
6126
3081
يدعى بالمجهر.
00:21
What it allows you to do
3
9207
1779
مايسمح لك بالقيام به
00:22
is see tiny little lifeforms
4
10986
2642
هو رؤيه كائنات حية صغيره جداً
00:25
that are invisible to the naked eye.
5
13628
2487
التي لا ترى بالعين المجردة.
00:28
Soon comes the medical discovery
6
16115
2028
قريباً جداً يأتي الإكتشاف الطبي
00:30
that many of these lifeforms are actually causes
7
18143
3085
العديد من هذه الكائنات حقيقة هي أسباب
00:33
of terrible human diseases.
8
21228
2191
لأمراض بشريه رهيبة.
00:35
Imagine what happened to the society
9
23419
2785
تخيل ماحدث للمجتمع
00:38
when they realized
10
26204
1988
حينما لاحظ
00:40
that an English mom in her teacup
11
28192
2816
أن الأم الإنجليزيه في فنجان الشاي الخاص بها
00:43
actually was drinking a monster soup,
12
31008
3136
كانت في الواقع تشرب حساء مليء بالجراثيم.
00:46
not very far from here. This is from London.
13
34144
3149
ليس ببعيد عن هنا. هذه كانت في لندن.
00:49
Fast forward 200 years.
14
37293
2842
سرع الشريط إلى 200 سنة إلى الأمام
00:52
We still have this monster soup around,
15
40135
2132
لازالت تلك الجراثيم هذا حوالنا
00:54
and it's taken hold in the developing countries
16
42267
2855
ولا زالت محكم قبضتها على البلدان النامية
00:57
around the tropical belt.
17
45122
2416
حول الحزام الإستوائي.
00:59
Just for malaria itself,
18
47538
2563
فقط للملاريا في حد ذاته،
01:02
there are a million deaths a year,
19
50101
2445
هنالك ملايين حالات موت سنوياً
01:04
and more than a billion people
20
52546
1746
و أكثر من بليون شخص
01:06
that need to be tested because they are at risk
21
54292
2648
بحاجه لأن يشخصوا لأنهم في خطر
01:08
for different species of malarial infections.
22
56940
3235
لأنهم معرضون لأنواع مختلفه من إلتهابات الملاريا.
01:12
Now it's actually very simple to put a face
23
60175
2811
و الأن إنه حقيقه سهل جداً أن نضع وجهاً
01:14
to many of these monsters.
24
62986
1795
للعديد من هذه الجراثيم.
01:16
You take a stain, like acridine orange
25
64781
2627
تأخذ صبغة، على سبيل المثال أكردين البرتقال
01:19
or a fluorescent stain or Giemsa,
26
67408
2117
أو صبغة الفلورسنت أو الجميزا
01:21
and a microscope, and you look at them.
27
69525
3113
و مجهر، لتنظر إليهم
01:24
They all have faces.
28
72638
2380
جميعهم لديهم وجوة
01:27
Why is that so, that Alex in Kenya,
29
75018
2638
لماذا ذلك، آلكس في كينيا
01:29
Fatima in Bangladesh, Navjoot in Mumbai,
30
77656
3228
فاطمة في بنجلادش، نافجوت في مومباي
01:32
and Julie and Mary in Uganda still wait months
31
80884
3421
و جولي و ماري في أوغندا لازالوا ينتظرون شهوراً
01:36
to be able to diagnose why they are sick?
32
84305
3579
لأجل أن نكون قادرين لتشخيص لماذا هم مرضى؟
01:39
And that's primarily because scalability
33
87884
3026
و هاذا في المقام الأول بسبب أن قابليه
01:42
of the diagnostics is completely out of reach.
34
90910
3032
التشخيص بعيده تماماً عن المتناول
01:45
And remember that number: one billion.
35
93942
3916
و تذكر ذاك الرقم: بليون
01:49
The problem lies with the microscope itself.
36
97858
3901
المشكله تكمن في المجهر نفسه
01:53
Even though the pinnacle of modern science,
37
101759
2376
على الرغم من ذروة العلم الحديث،
01:56
research microscopes are
not designed for field testing.
not designed for field testing.
38
104135
3135
إلا أنه مجاهر البحث ليست مصممه للإختبارات الميدانية.
01:59
Neither were they first designed
39
107270
1680
حتى أنهم لم يكونوا في السابق مصممين
02:00
for diagnostics at all.
40
108950
2151
للتشخيصات على الإطلاق
02:03
They are heavy, bulky, really hard to maintain,
41
111101
3388
إنهم ثقيلي الحجم، ضخماء، و حقاً صعب المحافظه عليهم،
02:06
and cost a lot of money.
42
114489
2301
و يكلفوا الكثير من المال.
02:08
This picture is Mahatma Gandhi in the '40s
43
116790
3405
هذه صوره مهاتما غاندي في الأربعينات الميلادية.
02:12
using the exact same setup
that we actually use today
that we actually use today
44
120195
3294
يستخدم الطريقه نفسها التي نتسخدمها اليوم
02:15
for diagnosing T.B. in his ashram
45
123489
2684
لتشخيص الملاريا
02:18
in Sevagram in India.
46
126173
2445
في سفيقرام الهند
02:20
Two of my students, Jim and James,
47
128618
3327
إثنان من طلبتي، جيم و جيميز،
02:23
traveled around India and Thailand,
48
131945
2320
سافروا في أنحاء الهند و تايلند
02:26
starting to think about this problem a lot.
49
134265
2252
بدأو في التفكير عن هذه المشكلة كثيراً
02:28
We saw all kinds of donated equipment.
50
136517
2475
رأينا جميع الأنواع من المعدات المتبرع بها
02:30
We saw fungus growing on microscope lenses.
51
138992
2912
رأينا فطريات تنمو على عدسات مجهر
02:33
And we saw people who had a functional microscope
52
141904
2195
و رأينا أشخاص لديهم مجهر عملي
02:36
but just didn't know how to even turn it on.
53
144099
2951
لكن هم فقط لم يعلموا كيفيه تشغيليه
02:39
What grew out of that work and that trip
54
147050
2640
ما نتج عن هاذا العمل و هذه الرحلة
02:41
was actually the idea of what we call Foldscopes.
55
149690
3751
كان حقيقه فكرة التي نسميها المجاهر المطويه
02:45
So what is a Foldscope?
56
153441
1823
ماهو المجهر المطوي؟
02:47
A Foldscope is a completely functional microscope,
57
155264
3549
المجهر المطوي هو مجهر عملي تماماً
02:50
a platform for fluorescence, bright-field,
58
158813
3130
منصه لفلورسنس، المجال المضيء
02:53
polarization, projection,
59
161943
1575
إستقطاب، إسقاط
02:55
all kinds of advanced microscopy
60
163518
2568
جميع الأنواع المجاهر المتقدمة
02:58
built purely by folding paper.
61
166086
3215
شيدت من خلال ورق مطوي بحت.
03:01
So, now you think, how is that possible?
62
169301
2861
لذا، الآن أنتم تعتقدون، كيف يكون ذالك ممكناً؟
03:04
I'm going to show you some examples here,
63
172162
1963
سأريكم الآن بعض الأمثله هنا
03:06
and we will run through some of them.
64
174125
1801
و سوف نتطرق لبعضهم بشكل سريع.
03:07
It starts with a single sheet of paper.
65
175926
3784
إنها تبدأ من خلال ورقه واحدة
03:11
What you see here is all the possible components
66
179710
3371
ما ترون هنا هو جميع المكونات الممكنه
03:15
to build a functional bright-field
and fluorescence microscope.
and fluorescence microscope.
67
183081
4425
لبناء مجهر المجال مضيء و مجهر الفلورسيني.
03:19
So, there are three stages:
68
187506
1809
لذا، هنالك ثلاثاً مراحل:
03:21
There is the optical stage, the illumination stage
69
189315
2749
هنالك مرحلة الإضاءة، مرحلة الضوئيه
03:24
and the mask-holding stage.
70
192064
2468
و مرحلة مسك القناع
03:26
And there are micro optics at the bottom
71
194532
1872
و هنالك بصريات صغيرة في الأسفل
03:28
that's actually embedded in the paper itself.
72
196404
2874
التي هي في الواقع جعلت جزء من الورقة نفسها.
03:31
What you do is, you take it on,
73
199278
2504
ماتعمله هو، تأخذها
03:33
and just like you are playing like a toy,
74
201782
2776
وتقوم مثلما تلعب بلعبه تماماً،
03:36
which it is,
75
204558
3087
و التي هي كذالك،
03:40
I tab it off,
76
208584
3030
أضغطها
03:47
and I break it off.
77
215039
2182
و أقوم بفصلها
03:49
This paper has no instructions and no languages.
78
217221
2724
الورقة ليس لها تعلميات أو لغات
03:51
There is a code, a color code embedded,
79
219945
2319
هنالك شفرة، شفرة ملونة مدمجة
03:54
that tells you exactly how to
fold that specific microscope.
fold that specific microscope.
80
222264
4611
تخبرك عن كيفيه طوي ذاك المجهر المحدد
03:58
When it's done, it looks something like this,
81
226875
2649
حينما يكون جاهزاً، يبدو نوعاً ما كهذا
04:01
has all the functionalities of a standard microscope,
82
229524
2731
لديه كل وظائف المجهر المثالي.
04:04
just like an XY stage,
83
232255
1881
مثل مرحلة س ص.
04:06
a place where a sample slide could go,
84
234136
4421
مكان أين ممكن أن تذهب عينة شريحه
04:10
for example right here.
85
238557
2540
على سبيل المثال هنا،
04:13
We didn't want to change this,
86
241097
1512
أردنا عدم تغير هذا
04:14
because this is the standard
87
242609
1372
لأنه هذا المعيار
04:15
that's been optimized for over the years,
88
243981
1853
الذي حٌسن على مدار السنين
04:17
and many health workers are actually used to this.
89
245834
2696
و العديد من العاملين في مجال الصحة حقيقة معتادين على ذلك.
04:20
So this is what changes,
90
248530
1461
لذا هذا ماتغير،
04:21
but the standard stains all remain the same
91
249991
2167
لكن الصبغات المثاليه لا تزال كما هي
04:24
for many different diseases.
92
252158
1775
بالنسبة للعديد من الأمراض المختلفة
04:25
You pop this in.
93
253933
2932
تدخلها بسرعة
04:28
There is an XY stage,
94
256865
3886
هنالك مرحلة س ص
04:32
and then there is a focusing stage,
95
260751
1973
و بعد ذالك مرحلة التركيز
04:34
which is a flexure mechanism
96
262724
1866
و التي هي آليه الطي
04:36
that's built in paper itself that allows us to move
97
264590
2553
و التي بنيت في الورقة نفسها لتسمح لنا لتحريك
04:39
and focus the lenses by micron steps.
98
267143
2981
و تركيز العدسات بواسطة خطوات ميكرون
04:42
So what's really interesting about this object,
99
270124
2133
و ماهو مثير حقاً عن هذا الشيء،
04:44
and my students hate when I do this,
100
272257
1883
و طلبتي يكرهون حينما أقوم بهذا الأمر،
04:46
but I'm going to do this anyway,
101
274140
1761
لكني سأقوم بعمل ذالك على أي حال،
04:47
is these are rugged devices.
102
275901
1956
هذه أجهزة قاسية
04:49
I can turn it on and throw it on the floor
103
277857
4577
أستطيع تشغيلها و رميها على الأرضيه
04:54
and really try to stomp on it.
104
282434
2952
و حقاً أحاول أن أضع قدمي عليها
04:57
And they last, even though they're designed
105
285386
2375
و هم يدومون طويلاً، على الرغم من أنهم صمموا
04:59
from a very flexible material, like paper.
106
287761
3463
من مادة مرنة، على سبيل المثال الورق
05:03
Another fun fact is, this is what we actually
107
291224
2852
و حقيقة ممتعة أخرى، هذا هو الذي حقيقةً
05:06
send out there as a standard diagnostic tool,
108
294076
4055
نرسل هناك كأداة تشخيص تقليدية
05:10
but here in this envelope
109
298131
1769
لاكن هنا في المظرف
05:11
I have 30 different foldscopes
110
299900
2391
لدي 30 نوع مختلف من المجاهر المطوية
05:14
of different configurations all in a single folder.
111
302291
5731
من التكوينات المختلف كلها في في مجلد واحد
05:20
And I'm going to pick one randomly.
112
308022
1812
و أنا سأقوم بإختيار واحدة عشوائياً
05:21
This one, it turns out, is actually designed
113
309834
2082
هذه، تبين، أنها حقاً صممت
05:23
specifically for malaria,
114
311916
1563
خصيصاً لأجل الملاريا،
05:25
because it has the fluorescent filters built
115
313479
2311
لأنها تحتوي على فلاتر الفلورسنت المدمجة
05:27
specifically for diagnosing malaria.
116
315790
2097
خصيصاً لتشخيص الملاريا.
05:29
So the idea of very specific diagnostic microscopes
117
317887
3928
لذا فكرة المجاهر التشخيصية المحددة جداً
05:33
comes out of this.
118
321815
1766
ظهرت من خلال هذه.
05:35
So up till now, you didn't actually see
119
323581
2939
لحد الآن، لم تروا حقاً
05:38
what I would see from one of these setups.
120
326520
2957
ما سأرى من خلال إحدى هذه الأجهزة.
05:41
So what I would like to do is,
121
329477
1681
لذا ما أود القيام به هو،
05:43
if we could dim the lights, please,
122
331158
1626
إن كان بإمكاننا جعل الإضاءة معتمة، من فضلكم.
05:44
it turns out foldscopes are
also projection microscopes.
also projection microscopes.
123
332784
3665
تبين أيضاً أن المجاهر المطوية هي أيضاً مجاهر إسقاط
05:48
I have these two microscopes that I'm going to turn --
124
336449
2534
لدي هذان المجهران الصغيران اللذين سأقوم بتشغيلهم
05:50
go to the back of the wall --
125
338983
1753
إذهب إلى خلف الحائط
05:52
and just project, and this way you will see
126
340736
1708
و فقط إعرض، و بهذه الطريقة سترى
05:54
exactly what I would see.
127
342444
2120
تماماً ما سأرى
05:56
What you're looking at --
128
344564
1786
ما ترونه
05:58
(Applause) —
129
346350
2383
(تصفيق)
06:00
This is a cross-section of a compound eye,
130
348733
2636
هذا مقطع عرضي لمجمع عين
06:03
and when I'm going to zoom in closer, right there,
131
351369
2351
و حينما أكبر الصورة أكثر، هناك
06:05
I am going through the z-axis.
132
353720
2244
أمر من خلال محور ص.
06:07
You actually see how the lenses are cut together
133
355964
3024
ترون حقيقةً كيف أن العدسات تقطع معاً
06:10
in the cross-section pattern.
134
358988
1573
في نمط عرضي
06:12
Another example, one of my favorite insects,
135
360561
2556
مثال آخر، واحده من الحشرات المفضلة لدي
06:15
I love to hate this one,
136
363117
1977
أحب أن أكره هذه،
06:17
is a mosquito,
137
365094
1781
إنها الباعوضة،
06:18
and you're seeing the antenna of a culex pipiens.
138
366875
3762
و ترون الهوائي للبعوضة المنزلية
06:22
Right there.
139
370637
3363
هناك
06:26
All from the simple setup that I actually described.
140
374000
4213
كلها من خلال الإعدادت البسيطه التي وصفتها
06:30
So my wife has been field testing
141
378213
1773
لذا، زوجتي أصبحت مؤخراً تقوم بإختبار ميداني
06:31
some of our microscopes
142
379986
2000
لبعض من مجاهرنا
06:33
by washing my clothes whenever I forget them
143
381986
2481
من خلال غسل ملابسي حينما أنساهم
06:36
in the dryer.
144
384467
2029
في آلة التنشيف.
06:38
So it turns out they're waterproof, and --
145
386496
2800
لذا تبين أنهم ضد الماء، و
06:41
(Laughter) —
146
389296
1788
(ضحكات)
06:43
right here is just fluorescent water,
147
391084
2498
و هنا لدي ماء الفلورسنت
06:45
and I don't know if you can actually see this.
148
393582
1550
و لا أعلم حقاً إن كنتم تستطيعون رؤية هذا.
06:47
This also shows you how
the projection scope works.
the projection scope works.
149
395132
2389
و هذا يرويكم أيضاً كيف مجهر الإسقاط يعمل
06:49
You get to see the beam the
way it's projected and bent.
way it's projected and bent.
150
397521
3653
تسطيع أن ترى الضوء و الطريقه التي من خلالها يعرض و ينحني.
06:56
Can we get the lights back on again?
151
404199
2940
هل لك أن تعيد الإضاءة من فضلك؟
06:59
So I'm quickly going to show you,
152
407139
1787
سأرويكم بشكل سريع
07:00
since I'm running out of time,
153
408926
2049
خاصهً أنه ليس لدي متسع من الوقت
07:02
in terms of how much it costs for us to manufacture,
154
410975
2426
من حيث التكلفه للتصنيع
07:05
the biggest idea was roll-to-roll manufacturing,
155
413401
3080
الفكرة الرئيسيه كانت صناعته من مادة غير مكلفة
07:08
so we built this out of 50 cents of parts and costs.
156
416481
3122
لذا صممنا هذا بتكلفه 50 سنت من القطع.
07:11
(Applause)
157
419603
2859
(تصفيق)
07:14
And what this allows us to do
158
422462
2095
و مايسمح لنا عمله
07:16
is to think about a new paradigm in microscopy,
159
424557
2336
هو التفكير في نموذج جديد في المجاهر
07:18
which we call use-and-throw microscopy.
160
426893
2017
و التي نسميها المجهر ذا الإستخدام الواحد
07:20
I'm going to give you a quick snapshot
161
428910
2089
سأعطيك لمحه سريع
07:22
of some of the parts that go in.
162
430999
1763
عن بعض القطع التي تستخدمها
07:24
Here is a sheet of paper.
163
432762
1459
هنا ورقه
07:26
This is when we were thinking about the idea.
164
434221
2089
هذا كان حينما كنا نفكر في الفكرة
07:28
This is an A4 sheet of paper.
165
436310
1355
هذه ورقه A4
07:29
These are the three stages that you actually see.
166
437665
1981
هذه المراحل الثلاث التي حقيقةً ترونها
07:31
And the optical components, if you
look at the inset up on the right,
look at the inset up on the right,
167
439646
3430
و المكونات البصرية، إذا رأيتوا المدمج على اليمين
07:35
we had to figure out a way to manufacture lenses
168
443076
2427
و كان يتوجب علينا أن نجد طريقة لتصنيع العدسات
07:37
in paper itself at really high throughputs,
169
445503
2312
في الورقه نفسه بإنتاجيه عاليه
07:39
so it uses a process of self-assembly
170
447815
1859
لذا تستخدم عمليه تجميع ذاتي
07:41
and surface tension
171
449674
1112
و سطح مضغوط
07:42
to build achromatic lenses in the paper itself.
172
450786
3536
لبناء عدسات لونية في الورقة نفسها
07:46
So that's where the lenses go.
173
454322
1445
هنا مكان العدسات
07:47
There are some light sources.
174
455767
1612
هنالك مصادر للضوء
07:49
And essentially, in the end,
175
457379
1385
وأساسا، في نهاية المطاف
07:50
all the parts line up because of origami,
176
458764
3178
كل الأجزاء تصف لأجل الأورقامي (فن ياباني لطي الورق لزخرفة الأشكال)
07:53
because of the fact that origami allows us
177
461942
3271
بسبب حقيقةً أن الأورقامي تساعدنا
07:57
micron-scale precision of optical alignment.
178
465213
2980
في دقه نطاق المايكرون لمحاذاة البصرية
08:00
So even though this looks like a simple toy,
179
468193
2629
بالرغم أنها تبدو كاللعبة الصغيرة
08:02
the aspects of engineering that go in
180
470822
1914
الجوانب الهندسية المستخدمه فيها
08:04
something like this are fairly sophisticated.
181
472736
2686
شيء يعتبر متطور إلى حدا ما
08:07
So here is another obvious thing that we would do,
182
475422
3235
هناك أمر واضح آخر ربما نقوم بعمله
08:10
typically, if I was going to show
183
478657
1593
عادةً، إن أردت أظهر أن
08:12
that these microscopes are robust,
184
480250
1505
هذه المجاهر الصغيرة قوية
08:13
is go to the third floor and
drop it from the floor itself.
drop it from the floor itself.
185
481755
3838
سأذهب إلى الدور الثالث و أرميها من هناك بنفسي
08:17
There it is, and it survives.
186
485593
3323
إنها هناك، و نجت
08:20
So for us, the next step actually
187
488916
2177
لذا لنا نحن، الخطوة القادمة حقيقةً
08:23
is really finishing our field trials.
188
491093
1839
هو إنهاء تجاربنا الميدانية
08:24
We are starting at the end of the summer.
189
492932
2105
سنبداً في نهاية الصيف
08:27
We are at a stage where we'll be
making thousands of microscopes.
making thousands of microscopes.
190
495037
2927
نحن في مرحلة من خلالها سنقوم بتصنيع آلآف من المجاهر الصغيرة
08:29
That would be the first time where we would be
191
497964
2144
ستكون تلك المره الأولى التي سوف
08:32
doing field trials with the highest density
192
500108
2085
نعمل تجارب ميدانيه بأعلى كثافة
08:34
of microscopes ever at a given place.
193
502193
2555
من المجاهر الصغيرة على الإطلاق في مكان ما
08:36
We've started collecting data for malaria,
194
504748
2080
بدأنا بجمع بيانات عن الملاريا،
08:38
Chagas disease and giardia from patients themselves.
195
506828
3796
داء شاغاس والجيارديا من المرضى أنفسهم.
08:42
And I want to leave you with this picture.
196
510624
2094
و أريد أن أودعكم بهذه الصورة
08:44
I had not anticipated this before,
197
512718
1925
لم أتوقع ذلك من قبل
08:46
but a really interesting link
198
514643
1687
لكن هناك رابط مثير حقاُ
08:48
between hands-on science education
199
516330
1895
بين المشاركة الفعلية في تعليم العلوم
08:50
and global health.
200
518225
1258
و الصحة العالمية
08:51
What are the tools that we're actually providing
201
519483
2926
ماهي الأدوات التي نقدمها حقاُ
08:54
the kids who are going to fight
202
522409
2180
للأطفال الذي سيحاربون
08:56
this monster soup for tomorrow?
203
524589
1918
تلك الجراثيم غداً؟
08:58
I would love for them to be able to just print out
204
526507
2358
أحب أن تكون لديهم القدرة على طباعة
09:00
a Foldscope and carry them around in their pockets.
205
528865
2129
المايكروسكوب المطوي و حمله معهم في جيوبهم.
09:02
Thank you.
206
530994
2906
شكراً لكم
09:05
(Applause)
207
533900
4443
(تصفيق)
ABOUT THE SPEAKER
Manu Prakash - Physicist, inventorTED Fellow Manu Prakash is on a mission to bring radical new technology to global health.
Why you should listen
An assistant professor of bioengineering at Stanford University, Manu Prakash is a physicist working at the molecular scale to try and understand no less than how the world really works. As he told BusinessWeek in 2010, he is humbled and inspired by nature’s own solutions to the world's biggest problems. "I build and design tools to uncover how and why biological systems so often outsmart us. I believe one day we will be able to understand the physical design principles of life on Earth, leading to a new way to look at the world we live in."
Born in Meerut, India, Prakash earned a BTech in computer science and engineering from the Indian Institute of Technology in Kanpur before moving to the United States. He did his master’s and PhD in applied physics at MIT before founding the Prakash Lab at Stanford.
Prakash's ultra-low-cost, "print-and-fold" paper microscope won a $100,000 grant from the Gates Foundaton in 2012.
Manu Prakash | Speaker | TED.com