TEDGlobal 2012
Manu Prakash: A 50-cent microscope that folds like origami
Manu Prakash: Um microscópio de 50 centavos que se dobra como um origami
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Talvez você já tenha montado uma boneca de papel ou um cisne de origami. O TED Fellow Manu Prakash e sua equipe criaram um microscópio feito de papel, que é tão fácil de montar, quanto de utilizar. Um exemplo fascinante que mostra como essa invenção pode revolucionar a assistência à saúde nos países em desenvolvimento... e transforma quase tudo em um experimento científico prático e divertido.
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
O ano é 1800.
00:15
A curious little invention is being talked about.
1
3070
3056
Estão falando sobre uma
invenção pequena e curiosa.
invenção pequena e curiosa.
00:18
It's called a microscope.
2
6126
3081
Chama-se microscópio.
00:21
What it allows you to do
3
9207
1779
O que te permite fazer
00:22
is see tiny little lifeforms
4
10986
2642
é enxergar pequenas formas de vida
00:25
that are invisible to the naked eye.
5
13628
2487
que são invisíveis a olho nu.
00:28
Soon comes the medical discovery
6
16115
2028
Logo surge a descoberta médica
00:30
that many of these lifeforms are actually causes
7
18143
3085
de que muitas dessas formas de vida
são a causa
são a causa
00:33
of terrible human diseases.
8
21228
2191
de doenças humanas terríveis.
00:35
Imagine what happened to the society
9
23419
2785
Imaginem o que aconteceu com a sociedade
00:38
when they realized
10
26204
1988
quando percebeu-se
00:40
that an English mom in her teacup
11
28192
2816
que uma mãe inglesa com sua xícara de chá
00:43
actually was drinking a monster soup,
12
31008
3136
estava bebendo uma sopa cheia de monstros,
00:46
not very far from here. This is from London.
13
34144
3149
não muito longe daqui.
Isso aconteceu em Londres.
Isso aconteceu em Londres.
00:49
Fast forward 200 years.
14
37293
2842
Avance 200 anos.
00:52
We still have this monster soup around,
15
40135
2132
Ainda temos as sopas cheias de monstros,
00:54
and it's taken hold in the developing countries
16
42267
2855
e estão dominando
os países em desenvolvimento
os países em desenvolvimento
00:57
around the tropical belt.
17
45122
2416
em volta do cinturão tropical.
00:59
Just for malaria itself,
18
47538
2563
Somente por malária
01:02
there are a million deaths a year,
19
50101
2445
são milhões de mortes por ano
01:04
and more than a billion people
20
52546
1746
e mais de um bilhão de pessoas
01:06
that need to be tested because they are at risk
21
54292
2648
que precisam ser examinadas
porque estão em risco
porque estão em risco
01:08
for different species of malarial infections.
22
56940
3235
de infecções de malária
de diferentes tipos.
de diferentes tipos.
01:12
Now it's actually very simple to put a face
23
60175
2811
Hoje é muito simples identificar
01:14
to many of these monsters.
24
62986
1795
muitos desses monstros.
01:16
You take a stain, like acridine orange
25
64781
2627
Você pega um corante,
como laranja de acridina,
como laranja de acridina,
01:19
or a fluorescent stain or Giemsa,
26
67408
2117
ou um corante fluorescente, ou Giemsa,
01:21
and a microscope, and you look at them.
27
69525
3113
e um microscópio, e você olha.
01:24
They all have faces.
28
72638
2380
Todos tem rostos.
01:27
Why is that so, that Alex in Kenya,
29
75018
2638
Então porque Alex no Quênia,
01:29
Fatima in Bangladesh, Navjoot in Mumbai,
30
77656
3228
Fátima em Bangladesh, Navjoot em Mumbai,
01:32
and Julie and Mary in Uganda still wait months
31
80884
3421
e Julie e Mary em Uganda
ainda esperam meses
ainda esperam meses
01:36
to be able to diagnose why they are sick?
32
84305
3579
para diagnosticarem suas doenças?
01:39
And that's primarily because scalability
33
87884
3026
Isso principalmente porque a escalabilidade
01:42
of the diagnostics is completely out of reach.
34
90910
3032
dos diagnósticos está fora de alcance.
01:45
And remember that number: one billion.
35
93942
3916
E lembrem-se deste número: um bilhão.
01:49
The problem lies with the microscope itself.
36
97858
3901
O problema está no próprio microscópio.
01:53
Even though the pinnacle of modern science,
37
101759
2376
Mesmo no ápice da ciência moderna,
01:56
research microscopes are
not designed for field testing.
not designed for field testing.
38
104135
3135
microscópios de pesquisa não são
feitos para testes de campo.
feitos para testes de campo.
01:59
Neither were they first designed
39
107270
1680
Inicialmente nem foram feitos
02:00
for diagnostics at all.
40
108950
2151
para realizarem diagnósticos.
02:03
They are heavy, bulky, really hard to maintain,
41
111101
3388
Eles são pesados, volumosos,
de difícil manutenção
de difícil manutenção
02:06
and cost a lot of money.
42
114489
2301
e custam muito dinheiro.
02:08
This picture is Mahatma Gandhi in the '40s
43
116790
3405
Nesta foto está Mahatma Gandhi,
nos anos 40,
nos anos 40,
02:12
using the exact same setup
that we actually use today
that we actually use today
44
120195
3294
utilizando o mesmo aparelho
que utilizamos hoje em dia,
que utilizamos hoje em dia,
02:15
for diagnosing T.B. in his ashram
45
123489
2684
para diagnosticar tuberculose
no seu "ashram"
no seu "ashram"
02:18
in Sevagram in India.
46
126173
2445
em Sevagram, na Índia.
02:20
Two of my students, Jim and James,
47
128618
3327
Dois dos meus alunos, Jim e James,
02:23
traveled around India and Thailand,
48
131945
2320
viajaram pela Índia e Tailândia,
02:26
starting to think about this problem a lot.
49
134265
2252
pensando muito sobre esse problema.
02:28
We saw all kinds of donated equipment.
50
136517
2475
Nós vimos todo o tipo
de equipamento doado.
de equipamento doado.
02:30
We saw fungus growing on microscope lenses.
51
138992
2912
Vimos fungos crescendo
nas lentes dos microscópios.
nas lentes dos microscópios.
02:33
And we saw people who had a functional microscope
52
141904
2195
E vimos pessoas que tinham
um microscópio funcional
um microscópio funcional
02:36
but just didn't know how to even turn it on.
53
144099
2951
mas não sabiam nem como ligá-lo.
02:39
What grew out of that work and that trip
54
147050
2640
O que surgiu desse trabalho e da viagem
02:41
was actually the idea of what we call Foldscopes.
55
149690
3751
foi a ideia do que chamamos de Foldscopes.
02:45
So what is a Foldscope?
56
153441
1823
Então, o que é um Foldscope?
02:47
A Foldscope is a completely functional microscope,
57
155264
3549
É um microscópio completamente funcional,
02:50
a platform for fluorescence, bright-field,
58
158813
3130
uma plataforma para fluorescência,
campo claro,
campo claro,
02:53
polarization, projection,
59
161943
1575
polarização, projeção,
02:55
all kinds of advanced microscopy
60
163518
2568
todos os tipos de microscopia avançada,
02:58
built purely by folding paper.
61
166086
3215
construído simplesmente com papel dobrado.
03:01
So, now you think, how is that possible?
62
169301
2861
Você deve estar pensando:
"Como isso é possível?"
"Como isso é possível?"
03:04
I'm going to show you some examples here,
63
172162
1963
Eu vou mostrar alguns exemplos aqui,
03:06
and we will run through some of them.
64
174125
1801
e vamos falar sobre alguns deles.
03:07
It starts with a single sheet of paper.
65
175926
3784
Começa com uma única folha de papel.
03:11
What you see here is all the possible components
66
179710
3371
O que você vê aqui são todos
os componentes possíveis
os componentes possíveis
03:15
to build a functional bright-field
and fluorescence microscope.
and fluorescence microscope.
67
183081
4425
para construir um microscópio
de fluorescência e campo claro.
de fluorescência e campo claro.
03:19
So, there are three stages:
68
187506
1809
Então, temos três estágios:
03:21
There is the optical stage, the illumination stage
69
189315
2749
O estágio de óptica,
o estágio de iluminação
o estágio de iluminação
03:24
and the mask-holding stage.
70
192064
2468
e o estágio de encaixar a preparação.
03:26
And there are micro optics at the bottom
71
194532
1872
Há também microlentes na parte debaixo
03:28
that's actually embedded in the paper itself.
72
196404
2874
que estão embutidas no próprio papel.
03:31
What you do is, you take it on,
73
199278
2504
O que você faz é destacar do papel,
03:33
and just like you are playing like a toy,
74
201782
2776
como se fosse um brinquedo,
03:36
which it is,
75
204558
3087
o que de fato é.
03:40
I tab it off,
76
208584
3030
Eu tiro tudo
03:47
and I break it off.
77
215039
2182
e o desmonto.
03:49
This paper has no instructions and no languages.
78
217221
2724
Este papel não tem instruções,
nem idiomas.
nem idiomas.
03:51
There is a code, a color code embedded,
79
219945
2319
Tem um código de cores embutido,
03:54
that tells you exactly how to
fold that specific microscope.
fold that specific microscope.
80
222264
4611
que mostra exatamente como dobrar
esse microscópio específico.
esse microscópio específico.
03:58
When it's done, it looks something like this,
81
226875
2649
Quando está terminado,
ele se parece com algo assim,
ele se parece com algo assim,
04:01
has all the functionalities of a standard microscope,
82
229524
2731
tem todas as funcionalidades
de um microscópio comum,
de um microscópio comum,
04:04
just like an XY stage,
83
232255
1881
como um estágio XY,
04:06
a place where a sample slide could go,
84
234136
4421
um lugar onde a amostra pode entrar,
04:10
for example right here.
85
238557
2540
por exemplo aqui.
04:13
We didn't want to change this,
86
241097
1512
Nós não queríamos mudar isto,
04:14
because this is the standard
87
242609
1372
porque assim é o padrão
04:15
that's been optimized for over the years,
88
243981
1853
que vem sendo melhorado ao longo dos anos,
04:17
and many health workers are actually used to this.
89
245834
2696
e muitos profissionais da saúde
estão acostumados com isto.
estão acostumados com isto.
04:20
So this is what changes,
90
248530
1461
Então isto é o que muda,
04:21
but the standard stains all remain the same
91
249991
2167
mas os padrões de corantes
continuam os mesmos
continuam os mesmos
04:24
for many different diseases.
92
252158
1775
para as diferentes doenças.
04:25
You pop this in.
93
253933
2932
Você encaixa isso.
04:28
There is an XY stage,
94
256865
3886
Existe o estágio XY,
04:32
and then there is a focusing stage,
95
260751
1973
e então o estágio da focalização,
04:34
which is a flexure mechanism
96
262724
1866
que consiste em um mecanismo flexível
04:36
that's built in paper itself that allows us to move
97
264590
2553
feito de papel, que nos permite mover
04:39
and focus the lenses by micron steps.
98
267143
2981
e focar as lentes
por movimentos em mícron.
por movimentos em mícron.
04:42
So what's really interesting about this object,
99
270124
2133
O que é interessante neste objeto,
04:44
and my students hate when I do this,
100
272257
1883
e meus alunos detestam quando faço isso,
04:46
but I'm going to do this anyway,
101
274140
1761
mas vou fazer de qualquer jeito,
04:47
is these are rugged devices.
102
275901
1956
é que são aparelhos resistentes.
04:49
I can turn it on and throw it on the floor
103
277857
4577
Eu posso ligar e jogar no chão
04:54
and really try to stomp on it.
104
282434
2952
e realmente tentar pisotear.
04:57
And they last, even though they're designed
105
285386
2375
E eles não quebram,
mesmo sendo construídos
mesmo sendo construídos
04:59
from a very flexible material, like paper.
106
287761
3463
de um material muito flexível,
como o papel.
como o papel.
05:03
Another fun fact is, this is what we actually
107
291224
2852
Outro fato engraçado, é que isto é o que
05:06
send out there as a standard diagnostic tool,
108
294076
4055
enviamos como ferramenta
de diagnóstico comum,
de diagnóstico comum,
05:10
but here in this envelope
109
298131
1769
mas neste envelope
05:11
I have 30 different foldscopes
110
299900
2391
eu tenho 30 Foldscopes diferentes,
05:14
of different configurations all in a single folder.
111
302291
5731
de configurações variadas,
em uma única pasta.
em uma única pasta.
05:20
And I'm going to pick one randomly.
112
308022
1812
Vou pegar um aleatoriamente.
05:21
This one, it turns out, is actually designed
113
309834
2082
Este aqui, vejam só, foi produzido
05:23
specifically for malaria,
114
311916
1563
especificamente para malária,
05:25
because it has the fluorescent filters built
115
313479
2311
porque tem os filtros de fluorescência
05:27
specifically for diagnosing malaria.
116
315790
2097
específicos para o diagnóstico de malária.
05:29
So the idea of very specific diagnostic microscopes
117
317887
3928
Então, a ideia de um microscópio
específico de diagnóstico
específico de diagnóstico
05:33
comes out of this.
118
321815
1766
saiu daqui.
05:35
So up till now, you didn't actually see
119
323581
2939
Até agora, vocês ainda não viram
05:38
what I would see from one of these setups.
120
326520
2957
o que eu vejo nesses dispositivos.
05:41
So what I would like to do is,
121
329477
1681
O que eu quero fazer é,
05:43
if we could dim the lights, please,
122
331158
1626
se pudermos diminuir as luzes, por favor,
05:44
it turns out foldscopes are
also projection microscopes.
also projection microscopes.
123
332784
3665
acontece que os Foldscopes também
são microscópios de projeção.
são microscópios de projeção.
05:48
I have these two microscopes that I'm going to turn --
124
336449
2534
Eu tenho estes dois microscópios
que vou ligar –
que vou ligar –
05:50
go to the back of the wall --
125
338983
1753
vejam a parede no fundo –
05:52
and just project, and this way you will see
126
340736
1708
e projetar, e assim vocês podem ver
05:54
exactly what I would see.
127
342444
2120
exatamente o que eu vejo.
05:56
What you're looking at --
128
344564
1786
O que você estão vendo –
05:58
(Applause) —
129
346350
2383
(Aplausos)
06:00
This is a cross-section of a compound eye,
130
348733
2636
é um corte transversal
de um olho composto,
de um olho composto,
06:03
and when I'm going to zoom in closer, right there,
131
351369
2351
e quando aplico o zoom, bem aqui,
06:05
I am going through the z-axis.
132
353720
2244
visualizamos o eixo Z.
06:07
You actually see how the lenses are cut together
133
355964
3024
Vocês podem ver como as lentes
são cortadas juntas
são cortadas juntas
06:10
in the cross-section pattern.
134
358988
1573
no padrão do corte transversal.
06:12
Another example, one of my favorite insects,
135
360561
2556
Outro exemplo,
um dos meus insetos favoritos,
um dos meus insetos favoritos,
06:15
I love to hate this one,
136
363117
1977
eu adoro odiar este aqui,
06:17
is a mosquito,
137
365094
1781
é um mosquito,
06:18
and you're seeing the antenna of a culex pipiens.
138
366875
3762
e vocês estão vendo a antena
de um "culex pipiens".
de um "culex pipiens".
06:22
Right there.
139
370637
3363
Bem ali.
06:26
All from the simple setup that I actually described.
140
374000
4213
Tudo a partir do dispositivo simples
que eu descrevi.
que eu descrevi.
06:30
So my wife has been field testing
141
378213
1773
Minha esposa tem feito testes de campo
06:31
some of our microscopes
142
379986
2000
com alguns dos meus microscópios,
06:33
by washing my clothes whenever I forget them
143
381986
2481
lavando minhas roupas
quando eu os esquecia
quando eu os esquecia
06:36
in the dryer.
144
384467
2029
na secadora.
06:38
So it turns out they're waterproof, and --
145
386496
2800
E parece que eles são à prova d’água, e –
06:41
(Laughter) —
146
389296
1788
(Risos)
06:43
right here is just fluorescent water,
147
391084
2498
isso aqui é apenas água fluorescente.
06:45
and I don't know if you can actually see this.
148
393582
1550
Eu não sei se vocês
conseguem enxergar isso.
conseguem enxergar isso.
06:47
This also shows you how
the projection scope works.
the projection scope works.
149
395132
2389
Isto também mostra como
o microscópio de projeção funciona.
o microscópio de projeção funciona.
06:49
You get to see the beam the
way it's projected and bent.
way it's projected and bent.
150
397521
3653
É possível ver o feixe de luz da forma
como é projetado e dobrado.
como é projetado e dobrado.
06:56
Can we get the lights back on again?
151
404199
2940
Podemos voltar com as luzes?
06:59
So I'm quickly going to show you,
152
407139
1787
Eu vou mostrar para vocês rapidamente,
07:00
since I'm running out of time,
153
408926
2049
pois o meu tempo está acabando,
07:02
in terms of how much it costs for us to manufacture,
154
410975
2426
o quanto custa a fabricação.
07:05
the biggest idea was roll-to-roll manufacturing,
155
413401
3080
A melhor ideia foi a fabricação
por processo "roll-to-roll",
por processo "roll-to-roll",
07:08
so we built this out of 50 cents of parts and costs.
156
416481
3122
então, construímos isto
com 50 centavos em custos e partes.
com 50 centavos em custos e partes.
07:11
(Applause)
157
419603
2859
(Aplausos)
07:14
And what this allows us to do
158
422462
2095
E o que isso nos permite fazer
07:16
is to think about a new paradigm in microscopy,
159
424557
2336
é pensar em um novo
paradigma em microscopia,
paradigma em microscopia,
07:18
which we call use-and-throw microscopy.
160
426893
2017
que chamamos
de microscopia use-e-descarte.
de microscopia use-e-descarte.
07:20
I'm going to give you a quick snapshot
161
428910
2089
Eu vou dar a vocês uma pequena visão
07:22
of some of the parts that go in.
162
430999
1763
de algumas das partes.
07:24
Here is a sheet of paper.
163
432762
1459
Aqui temos uma folha de papel.
07:26
This is when we were thinking about the idea.
164
434221
2089
Isso foi quando estávamos
pensando na ideia.
pensando na ideia.
07:28
This is an A4 sheet of paper.
165
436310
1355
Aqui temos uma folha de papel A4.
07:29
These are the three stages that you actually see.
166
437665
1981
Estes são os três estágios
que vocês pode ver.
que vocês pode ver.
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
E os componentes da ótica,
vejam a pequena inserção à direita,
vejam a pequena inserção à direita,
07:35
we had to figure out a way to manufacture lenses
168
443076
2427
tivemos que pensar em uma forma
de fabricar as lentes
de fabricar as lentes
07:37
in paper itself at really high throughputs,
169
445503
2312
no próprio papel
de uma forma muito prática.
de uma forma muito prática.
07:39
so it uses a process of self-assembly
170
447815
1859
Então, utilizamos um processo
de automontagem
de automontagem
07:41
and surface tension
171
449674
1112
e tensão superficial,
07:42
to build achromatic lenses in the paper itself.
172
450786
3536
para construir lentes acromáticas
no próprio papel.
no próprio papel.
07:46
So that's where the lenses go.
173
454322
1445
Então, é aí que ficam as lentes.
07:47
There are some light sources.
174
455767
1612
Aqui temos as fontes de luz..
07:49
And essentially, in the end,
175
457379
1385
E, basicamente, no final,
07:50
all the parts line up because of origami,
176
458764
3178
todas as partes se alinham
por causa do "origami",
por causa do "origami",
07:53
because of the fact that origami allows us
177
461942
3271
pelo fato de que o "origami" nos permite
07:57
micron-scale precision of optical alignment.
178
465213
2980
uma precisão em escala de mícron
para o alinhamento óptico.
para o alinhamento óptico.
08:00
So even though this looks like a simple toy,
179
468193
2629
Então, mesmo que isso
se pareça com um brinquedo,
se pareça com um brinquedo,
08:02
the aspects of engineering that go in
180
470822
1914
os aspectos de engenharia que compõem
08:04
something like this are fairly sophisticated.
181
472736
2686
algo assim são bem sofisticados.
08:07
So here is another obvious thing that we would do,
182
475422
3235
Aqui está outra coisa óbvia que faríamos,
08:10
typically, if I was going to show
183
478657
1593
tipicamente, se eu quiser mostrar
08:12
that these microscopes are robust,
184
480250
1505
que esses microscópios são resistentes,
08:13
is go to the third floor and
drop it from the floor itself.
drop it from the floor itself.
185
481755
3838
é ir ao terceiro andar e jogar lá de cima.
08:17
There it is, and it survives.
186
485593
3323
Aí está, e sobrevive.
08:20
So for us, the next step actually
187
488916
2177
Para nós, o próximo passo
08:23
is really finishing our field trials.
188
491093
1839
é finalizar nossos testes em campo.
08:24
We are starting at the end of the summer.
189
492932
2105
Vamos começar no fim do verão.
08:27
We are at a stage where we'll be
making thousands of microscopes.
making thousands of microscopes.
190
495037
2927
Estamos em uma etapa em que vamos
produzir milhares de microscópios.
produzir milhares de microscópios.
08:29
That would be the first time where we would be
191
497964
2144
Será a primeira vez em que vamos
08:32
doing field trials with the highest density
192
500108
2085
fazer testes de campo com o maior número
08:34
of microscopes ever at a given place.
193
502193
2555
de microscópios já utilizados
no mesmo local.
no mesmo local.
08:36
We've started collecting data for malaria,
194
504748
2080
Começamos a coletar dados sobre malária,
08:38
Chagas disease and giardia from patients themselves.
195
506828
3796
doença de Chagas e giárdia,
dos próprios pacientes.
dos próprios pacientes.
08:42
And I want to leave you with this picture.
196
510624
2094
E, eu quero deixar vocês com esta imagem.
08:44
I had not anticipated this before,
197
512718
1925
Eu não mencionei isso antes,
08:46
but a really interesting link
198
514643
1687
mas é uma ligação muito interessante
08:48
between hands-on science education
199
516330
1895
entre a prática da educação científica
08:50
and global health.
200
518225
1258
e a saúde global.
08:51
What are the tools that we're actually providing
201
519483
2926
Quais são as ferramentas
que estamos deixando
que estamos deixando
08:54
the kids who are going to fight
202
522409
2180
para as crianças que vão lutar
08:56
this monster soup for tomorrow?
203
524589
1918
contra essa sopa de monstros amanhã?
08:58
I would love for them to be able to just print out
204
526507
2358
Eu adoraria que elas pudessem
simplesmente imprimir
simplesmente imprimir
09:00
a Foldscope and carry them around in their pockets.
205
528865
2129
um Foldscope e carregar no bolso.
09:02
Thank you.
206
530994
2906
Obrigado.
09:05
(Applause)
207
533900
4443
(Aplausos)
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