TEDGlobal 2012
Manu Prakash: A 50-cent microscope that folds like origami
Manu Prakash: Un microscopio da 50 centesimi che si piega come un origami
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Magari avete ritagliato una bambolina di carta o un piegato un cigno con gli origami? Il TED Fellow Manu Prakash e il suo team hanno creato un microscopio fatto di carta facile da piegare e usare. Una dimostrazione brillante che mostra come questa invenzione potrebbe rivoluzionare la sanità dei paesi in via di sviluppo... e trasformare quasi tutto in divertimento e esperimenti pratici.
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
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00:12
The year is 1800.
0
747
2323
L'anno è il 1800.
00:15
A curious little invention is being talked about.
1
3070
3056
Si parla di una curiosa invenzione.
00:18
It's called a microscope.
2
6126
3081
Si chiama microscopio.
00:21
What it allows you to do
3
9207
1779
Vi permette
00:22
is see tiny little lifeforms
4
10986
2642
di vedere minuscole forme di vita
00:25
that are invisible to the naked eye.
5
13628
2487
invisibili a occhio nudo.
00:28
Soon comes the medical discovery
6
16115
2028
Ben presto arriva la scoperta medica
00:30
that many of these lifeforms are actually causes
7
18143
3085
che molte di queste forme di vita causano
00:33
of terrible human diseases.
8
21228
2191
terribili malattie dell'uomo.
00:35
Imagine what happened to the society
9
23419
2785
Immaginate cosa successe alla società
00:38
when they realized
10
26204
1988
quando si rese conto
00:40
that an English mom in her teacup
11
28192
2816
che una mamma inglese in una tazza di tè
00:43
actually was drinking a monster soup,
12
31008
3136
stava in realtà bevendo
una zuppa mostruosa,
una zuppa mostruosa,
00:46
not very far from here. This is from London.
13
34144
3149
non molto lontano da qui.
Questo è successo a Londra.
Questo è successo a Londra.
00:49
Fast forward 200 years.
14
37293
2842
Avanti veloce di 200 anni.
00:52
We still have this monster soup around,
15
40135
2132
La zuppa mostruosa è ancora in giro,
00:54
and it's taken hold in the developing countries
16
42267
2855
e si è installata nei paesi
in via di sviluppo
in via di sviluppo
00:57
around the tropical belt.
17
45122
2416
intorno ai tropici.
00:59
Just for malaria itself,
18
47538
2563
La sola malaria
01:02
there are a million deaths a year,
19
50101
2445
fa un milione di morti l'anno,
01:04
and more than a billion people
20
52546
1746
e più di un miliardo di persone
01:06
that need to be tested because they are at risk
21
54292
2648
devono farsi esaminare perché a rischio
01:08
for different species of malarial infections.
22
56940
3235
di diverse specie di infezioni malariche.
01:12
Now it's actually very simple to put a face
23
60175
2811
È molto semplice dare un volto
01:14
to many of these monsters.
24
62986
1795
a molti di questi mostri.
01:16
You take a stain, like acridine orange
25
64781
2627
Si prende un colorante,
come l'arancio di acridina
come l'arancio di acridina
01:19
or a fluorescent stain or Giemsa,
26
67408
2117
o una macchia fluorescente
o la colorazione di Giemsa,
o la colorazione di Giemsa,
01:21
and a microscope, and you look at them.
27
69525
3113
e un microscopio, e si analizzano.
01:24
They all have faces.
28
72638
2380
Hanno tutti un volto.
01:27
Why is that so, that Alex in Kenya,
29
75018
2638
Com'è possibile che Alex in Kenya,
01:29
Fatima in Bangladesh, Navjoot in Mumbai,
30
77656
3228
Fatima in Bangladesh, Navjoot a Mumbai,
01:32
and Julie and Mary in Uganda still wait months
31
80884
3421
e Julie e Mary in Uganda
aspettano ancora mesi
aspettano ancora mesi
01:36
to be able to diagnose why they are sick?
32
84305
3579
la diagnosi della loro malattia?
01:39
And that's primarily because scalability
33
87884
3026
Soprattutto perché la scalabilità
01:42
of the diagnostics is completely out of reach.
34
90910
3032
della diagnosi
è assolutamente fuori portata.
è assolutamente fuori portata.
01:45
And remember that number: one billion.
35
93942
3916
E ricordate quel numero: un miliardo.
01:49
The problem lies with the microscope itself.
36
97858
3901
Il problema sta nel microscopio stesso.
01:53
Even though the pinnacle of modern science,
37
101759
2376
Anche se al culmine della scienza moderna,
01:56
research microscopes are
not designed for field testing.
not designed for field testing.
38
104135
3135
i microscopi da ricerca non sono progettati
per le analisi sul campo.
per le analisi sul campo.
01:59
Neither were they first designed
39
107270
1680
Non sono neanche mai stati progettati
02:00
for diagnostics at all.
40
108950
2151
per la diagnosi.
02:03
They are heavy, bulky, really hard to maintain,
41
111101
3388
Sono pesanti, ingombranti,
difficile da mantenere,
difficile da mantenere,
02:06
and cost a lot of money.
42
114489
2301
e costano molto.
02:08
This picture is Mahatma Gandhi in the '40s
43
116790
3405
Questa foto è di Mahatma Gandhi
negli anni '40
negli anni '40
02:12
using the exact same setup
that we actually use today
that we actually use today
44
120195
3294
che usa esattamente la stessa attrezzatura
che usiamo oggi
che usiamo oggi
02:15
for diagnosing T.B. in his ashram
45
123489
2684
per diagnosticare la tubercolosi
nel suo ashram
nel suo ashram
02:18
in Sevagram in India.
46
126173
2445
a Sevagram in India.
02:20
Two of my students, Jim and James,
47
128618
3327
Due dei miei studenti, Jim e James,
02:23
traveled around India and Thailand,
48
131945
2320
hanno viaggiato in India e Tailandia,
02:26
starting to think about this problem a lot.
49
134265
2252
cominciando a riflettere
su questo problema.
su questo problema.
02:28
We saw all kinds of donated equipment.
50
136517
2475
Abbiamo visto molte attrezzature donate.
02:30
We saw fungus growing on microscope lenses.
51
138992
2912
Abbiamo visto crescere funghi
sotto la lente di un microscopio.
sotto la lente di un microscopio.
02:33
And we saw people who had a functional microscope
52
141904
2195
E abbiamo visto persone
con microscopi funzionali
con microscopi funzionali
02:36
but just didn't know how to even turn it on.
53
144099
2951
che non sapevano neanche come accendere.
02:39
What grew out of that work and that trip
54
147050
2640
Da quel viaggio e quel lavoro
02:41
was actually the idea of what we call Foldscopes.
55
149690
3751
è nata l'idea di quello
che chiamiamo Foldscope.
che chiamiamo Foldscope.
02:45
So what is a Foldscope?
56
153441
1823
Cos'è un Foldscope?
02:47
A Foldscope is a completely functional microscope,
57
155264
3549
Un Foldscope è un microscopio
assolutamente funzionante,
assolutamente funzionante,
02:50
a platform for fluorescence, bright-field,
58
158813
3130
una piattaforma di microscopia ottica, a fluorescenza,
02:53
polarization, projection,
59
161943
1575
di polarizzazione, proiezione,
02:55
all kinds of advanced microscopy
60
163518
2568
tutti i tipi di microscopia avanzata
02:58
built purely by folding paper.
61
166086
3215
realizzati semplicemente
piegando un pezzo di carta.
piegando un pezzo di carta.
03:01
So, now you think, how is that possible?
62
169301
2861
Penserete come sia possibile.
03:04
I'm going to show you some examples here,
63
172162
1963
Vi mostrerò alcuni esempi,
03:06
and we will run through some of them.
64
174125
1801
e ne vedremo alcuni.
03:07
It starts with a single sheet of paper.
65
175926
3784
Si parte da un singolo pezzo di carta.
03:11
What you see here is all the possible components
66
179710
3371
Quello che vedete qui
sono tutti i possibili componenti
sono tutti i possibili componenti
03:15
to build a functional bright-field
and fluorescence microscope.
and fluorescence microscope.
67
183081
4425
per costruire un microscopio ottico
e a fluorescenza.
e a fluorescenza.
03:19
So, there are three stages:
68
187506
1809
Ci sono tre fasi:
03:21
There is the optical stage, the illumination stage
69
189315
2749
c'è la fase ottica,
la fase di illuminazione
la fase di illuminazione
03:24
and the mask-holding stage.
70
192064
2468
e la fase di mascheramento.
03:26
And there are micro optics at the bottom
71
194532
1872
Ci sono micro-ottiche nella parte bassa
03:28
that's actually embedded in the paper itself.
72
196404
2874
incorporate nella carta stessa.
03:31
What you do is, you take it on,
73
199278
2504
Quello che fate è prenderlo,
03:33
and just like you are playing like a toy,
74
201782
2776
e come se fosse un giocattolo,
03:36
which it is,
75
204558
3087
cosa che è,
03:40
I tab it off,
76
208584
3030
lo stacco,
03:47
and I break it off.
77
215039
2182
e lo spezzo.
03:49
This paper has no instructions and no languages.
78
217221
2724
Questo pezzo di carta
non ha istruzioni, né lingue.
non ha istruzioni, né lingue.
03:51
There is a code, a color code embedded,
79
219945
2319
Funziona a codice colore,
03:54
that tells you exactly how to
fold that specific microscope.
fold that specific microscope.
80
222264
4611
che dice esattamente come piegare
quello specifico microscopio.
quello specifico microscopio.
03:58
When it's done, it looks something like this,
81
226875
2649
Quando è fatto, è più o meno così,
04:01
has all the functionalities of a standard microscope,
82
229524
2731
ha tutte le funzionalità
di un classico microscopio,
di un classico microscopio,
04:04
just like an XY stage,
83
232255
1881
proprio come una fase XY,
04:06
a place where a sample slide could go,
84
234136
4421
un posto in cui mettere un campione,
04:10
for example right here.
85
238557
2540
per esempio qui.
04:13
We didn't want to change this,
86
241097
1512
Questo non lo volevamo cambiare,
04:14
because this is the standard
87
242609
1372
perché è lo standard
04:15
that's been optimized for over the years,
88
243981
1853
ottimizzato negli anni,
04:17
and many health workers are actually used to this.
89
245834
2696
e molti lavoratori del settore sanitario
vi sono abituati.
vi sono abituati.
04:20
So this is what changes,
90
248530
1461
Questo è quello che cambia,
04:21
but the standard stains all remain the same
91
249991
2167
ma la colorazione standard
rimane la stessa
rimane la stessa
04:24
for many different diseases.
92
252158
1775
per molte malattie.
04:25
You pop this in.
93
253933
2932
Mettete dentro questo.
04:28
There is an XY stage,
94
256865
3886
C'è la fase XY,
04:32
and then there is a focusing stage,
95
260751
1973
poi la fase di messa a fuoco,
04:34
which is a flexure mechanism
96
262724
1866
con un meccanismo di flessione
04:36
that's built in paper itself that allows us to move
97
264590
2553
incluso nella carta stessa
che permette di spostare
che permette di spostare
04:39
and focus the lenses by micron steps.
98
267143
2981
e mettere a fuoco le lenti
con micro-movimenti.
con micro-movimenti.
04:42
So what's really interesting about this object,
99
270124
2133
La cosa interessante di questo oggetto,
04:44
and my students hate when I do this,
100
272257
1883
e i miei studenti detestano
quando lo faccio,
quando lo faccio,
04:46
but I'm going to do this anyway,
101
274140
1761
ma lo farò lo stesso,
04:47
is these are rugged devices.
102
275901
1956
è che questi sono strumenti robusti.
04:49
I can turn it on and throw it on the floor
103
277857
4577
Posso accenderlo, buttarlo per terra
04:54
and really try to stomp on it.
104
282434
2952
e calpestarlo.
04:57
And they last, even though they're designed
105
285386
2375
Sono resistenti, anche se sono progettati
04:59
from a very flexible material, like paper.
106
287761
3463
con un materiale molto flessibile,
come la carta.
come la carta.
05:03
Another fun fact is, this is what we actually
107
291224
2852
L'altra cosa divertente è --
questo è quello
questo è quello
05:06
send out there as a standard diagnostic tool,
108
294076
4055
che spediamo
come strumento diagnostico standard,
come strumento diagnostico standard,
05:10
but here in this envelope
109
298131
1769
ma qui in questa busta
05:11
I have 30 different foldscopes
110
299900
2391
ho 30 diversi foldscope
05:14
of different configurations all in a single folder.
111
302291
5731
in diverse configurazioni
in una singola cartella.
in una singola cartella.
05:20
And I'm going to pick one randomly.
112
308022
1812
Ne prenderò uno a caso.
05:21
This one, it turns out, is actually designed
113
309834
2082
Scopriamo che questo è progettato
05:23
specifically for malaria,
114
311916
1563
specificatamente per la malaria,
05:25
because it has the fluorescent filters built
115
313479
2311
perché contiene filtri fluorescenti
05:27
specifically for diagnosing malaria.
116
315790
2097
specifici per la diagnosi della malaria.
05:29
So the idea of very specific diagnostic microscopes
117
317887
3928
L'idea di un microscopio diagnostico
molto specifico
molto specifico
05:33
comes out of this.
118
321815
1766
viene da qui.
05:35
So up till now, you didn't actually see
119
323581
2939
Fino ad ora, non avete visto
05:38
what I would see from one of these setups.
120
326520
2957
cosa vedo io da uno di questi apparecchi.
05:41
So what I would like to do is,
121
329477
1681
Quello che vorrei fare,
05:43
if we could dim the lights, please,
122
331158
1626
se possiamo abbassare le luci, per favore --
05:44
it turns out foldscopes are
also projection microscopes.
also projection microscopes.
123
332784
3665
scopriamo che i foldscope
sono anche microscopi da proiezione.
sono anche microscopi da proiezione.
05:48
I have these two microscopes that I'm going to turn --
124
336449
2534
Ho questi due microscopi che accenderò --
05:50
go to the back of the wall --
125
338983
1753
vado sul retro del muro --
e proietto semplicemente,
in questo modo vedrete
in questo modo vedrete
05:52
and just project, and this way you will see
126
340736
1708
05:54
exactly what I would see.
127
342444
2120
esattamente quello che vedo io.
05:56
What you're looking at --
128
344564
1786
Quello che state guardando --
05:58
(Applause) —
129
346350
2383
(Applausi) --
06:00
This is a cross-section of a compound eye,
130
348733
2636
Questa è la sezione di un occhio composto,
06:03
and when I'm going to zoom in closer, right there,
131
351369
2351
e vado a zoomare da vicino, proprio qui,
06:05
I am going through the z-axis.
132
353720
2244
in direzione dell'asse z.
06:07
You actually see how the lenses are cut together
133
355964
3024
Vedete come le lenti sono tagliate
06:10
in the cross-section pattern.
134
358988
1573
in questa sezione.
06:12
Another example, one of my favorite insects,
135
360561
2556
Un altro esempio,
uno dei miei insetti preferiti,
uno dei miei insetti preferiti,
06:15
I love to hate this one,
136
363117
1977
mi piace detestare questo,
06:17
is a mosquito,
137
365094
1781
è una zanzara
06:18
and you're seeing the antenna of a culex pipiens.
138
366875
3762
e vedete l'antenna di una zanzara comune.
06:22
Right there.
139
370637
3363
Proprio qui.
06:26
All from the simple setup that I actually described.
140
374000
4213
Tutto da una semplice disposizione
che vi ho descritto.
che vi ho descritto.
06:30
So my wife has been field testing
141
378213
1773
Mia moglie ha testato sul campo
06:31
some of our microscopes
142
379986
2000
alcuni dei nostri microscopi
06:33
by washing my clothes whenever I forget them
143
381986
2481
lavando i miei vestiti
ogni volta che li dimenticavo
ogni volta che li dimenticavo
06:36
in the dryer.
144
384467
2029
nell'asciugatrice.
06:38
So it turns out they're waterproof, and --
145
386496
2800
Apparentemente sono impermeabili e --
06:41
(Laughter) —
146
389296
1788
(Risate) --
06:43
right here is just fluorescent water,
147
391084
2498
questa è acqua fluorescente,
06:45
and I don't know if you can actually see this.
148
393582
1550
non so se riuscite a vederla.
06:47
This also shows you how
the projection scope works.
the projection scope works.
149
395132
2389
Questo mostra anche come funziona
il raggio di proiezione.
il raggio di proiezione.
06:49
You get to see the beam the
way it's projected and bent.
way it's projected and bent.
150
397521
3653
Riuscite a vedere i raggi
e il modo in cui proietta e si piega.
e il modo in cui proietta e si piega.
06:56
Can we get the lights back on again?
151
404199
2940
Possiamo riaccendere le luci?
06:59
So I'm quickly going to show you,
152
407139
1787
Vi mostrerò rapidamente,
07:00
since I'm running out of time,
153
408926
2049
visto che sta finendo il tempo,
07:02
in terms of how much it costs for us to manufacture,
154
410975
2426
quanto costa produrlo,
07:05
the biggest idea was roll-to-roll manufacturing,
155
413401
3080
l'idea migliore è stata quella
della produzione tra rotolo e rotolo,
della produzione tra rotolo e rotolo,
07:08
so we built this out of 50 cents of parts and costs.
156
416481
3122
quindi l'abbiamo costruito
con 50 centesimi di componenti e costi.
con 50 centesimi di componenti e costi.
07:11
(Applause)
157
419603
2859
(Applausi)
07:14
And what this allows us to do
158
422462
2095
E questo ci permette
07:16
is to think about a new paradigm in microscopy,
159
424557
2336
di pensare a un nuovo paradigma
in microscopia,
in microscopia,
07:18
which we call use-and-throw microscopy.
160
426893
2017
quello che chiamiamo
microscopio usa e getta.
microscopio usa e getta.
07:20
I'm going to give you a quick snapshot
161
428910
2089
Vi darò un'idea veloce
07:22
of some of the parts that go in.
162
430999
1763
di alcune delle parti di cui è fatto.
07:24
Here is a sheet of paper.
163
432762
1459
Ecco un pezzo di carta.
07:26
This is when we were thinking about the idea.
164
434221
2089
Questo è quando stavamo pensando all'idea.
07:28
This is an A4 sheet of paper.
165
436310
1355
Questo è un foglio A4.
07:29
These are the three stages that you actually see.
166
437665
1981
Queste che vedete sono le tre fasi.
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
Le componenti ottiche,
se guardate gli inserti in alto a destra,
se guardate gli inserti in alto a destra,
07:35
we had to figure out a way to manufacture lenses
168
443076
2427
abbiamo dovuto trovare il modo
di produrre lenti
di produrre lenti
07:37
in paper itself at really high throughputs,
169
445503
2312
inserite nella carta stessa
in grandi volumi,
in grandi volumi,
07:39
so it uses a process of self-assembly
170
447815
1859
quindi usa un processo
di auto-assemblaggio
di auto-assemblaggio
07:41
and surface tension
171
449674
1112
e tensione superficiale
07:42
to build achromatic lenses in the paper itself.
172
450786
3536
per inserire lenti acromatiche
nella carta stessa.
nella carta stessa.
07:46
So that's where the lenses go.
173
454322
1445
Ecco dove vanno le lenti.
07:47
There are some light sources.
174
455767
1612
Ci sono fonti di luce.
07:49
And essentially, in the end,
175
457379
1385
Sostanzialmente, alla fine,
07:50
all the parts line up because of origami,
176
458764
3178
tutte le parti si allineano
grazie all'origami,
grazie all'origami,
07:53
because of the fact that origami allows us
177
461942
3271
dato che l'origami ci consente
07:57
micron-scale precision of optical alignment.
178
465213
2980
una precisione a livello di micron
dell'allineamento ottico.
dell'allineamento ottico.
08:00
So even though this looks like a simple toy,
179
468193
2629
Quindi anche se sembra
un semplice giocattolo,
un semplice giocattolo,
08:02
the aspects of engineering that go in
180
470822
1914
l'ingegneria che contiene
08:04
something like this are fairly sophisticated.
181
472736
2686
una cosa come questa
è abbastanza sofisticata.
è abbastanza sofisticata.
08:07
So here is another obvious thing that we would do,
182
475422
3235
Ecco un'altra cosa ovvia che faremo,
08:10
typically, if I was going to show
183
478657
1593
tipicamente, se dovessi dimostrare
08:12
that these microscopes are robust,
184
480250
1505
che questi microscopi sono resistenti,
08:13
is go to the third floor and
drop it from the floor itself.
drop it from the floor itself.
185
481755
3838
è andare al terzo piano e farlo cadere.
08:17
There it is, and it survives.
186
485593
3323
Ecco qui, e sopravvive.
08:20
So for us, the next step actually
187
488916
2177
Quindi per noi, il prossimo passo
08:23
is really finishing our field trials.
188
491093
1839
è terminare la sperimentazione sul campo.
08:24
We are starting at the end of the summer.
189
492932
2105
Cominciamo a fine estate.
08:27
We are at a stage where we'll be
making thousands of microscopes.
making thousands of microscopes.
190
495037
2927
Siamo nella fase in cui faremo
migliaia di microscopi.
migliaia di microscopi.
08:29
That would be the first time where we would be
191
497964
2144
Sarebbe la prima volta
in cui vengono fatte
in cui vengono fatte
08:32
doing field trials with the highest density
192
500108
2085
sperimentazione sul campo
con la più alta densità
con la più alta densità
08:34
of microscopes ever at a given place.
193
502193
2555
di microscopi in un dato luogo.
08:36
We've started collecting data for malaria,
194
504748
2080
Abbiamo cominciato
a raccogliere dati della malaria,
a raccogliere dati della malaria,
08:38
Chagas disease and giardia from patients themselves.
195
506828
3796
della malattia di Chagas e della giardiasi
dai pazienti stessi.
dai pazienti stessi.
08:42
And I want to leave you with this picture.
196
510624
2094
Voglio lasciarvi con questa immagine.
08:44
I had not anticipated this before,
197
512718
1925
Non l'avevo anticipato prima,
08:46
but a really interesting link
198
514643
1687
ma un collegamento interessante
08:48
between hands-on science education
199
516330
1895
è quello tra educazione scientifica
sul campo
sul campo
08:50
and global health.
200
518225
1258
e salute globale.
08:51
What are the tools that we're actually providing
201
519483
2926
Quali sono gli strumenti
che stiamo fornendo
che stiamo fornendo
08:54
the kids who are going to fight
202
522409
2180
ai ragazzi che combatteranno
08:56
this monster soup for tomorrow?
203
524589
1918
la zuppa mostruosa di domani?
08:58
I would love for them to be able to just print out
204
526507
2358
Mi piacerebbe potessero stampare
09:00
a Foldscope and carry them around in their pockets.
205
528865
2129
un Foldscope per portarselo in tasca.
09:02
Thank you.
206
530994
2906
Grazie.
(Applausi)
09:05
(Applause)
207
533900
4443
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