Джордж Уайтсайд: Лаборатория размером с почтовую марку.

Обычные лабораторные тесты для диагностики болезней могут оказаться слишком дороги и трудноосуществимы в тех регионах, где они более всего нужны. Остроумное решение, представленное на TEDxBoston Джорджом Уайтсайдом – простейший в употреблении инструмент с практически нулевыми затратами на производство.

Проблема, о которой я буду говорить,

состоит вот в чём. Как можно

предоставлять медицинскую помощь,

когда стоимость – это всё?

Как работать в этих условиях?

Основная модель, которую я хочу

предложить, состоит в том, что,

перед тем как лечить, надо сначала узнать,

с какой болезнью имеем дело –

т.е. диагностировать – а потом начинать лечение.

Проводимая нами программа называется диагностика для всех,

или диагностика с нулевыми затратами.

Как получить нужную медицинскую информацию при затратах

как можно ближе к нулю? Как?

Приведу два примера.

Тяжёлые условия военной медицины

сродни положению в третьем мире:

скудость ресурсов, суровое окружение,

ряд проблем с потерей веса и прочее.

И не сильно отличается от ухода за больным

и диагностики в домашних условиях.

Технология, о которой я буду говорить,

предназначена для третьего мира, для развивающихся стран,

но я думаю, что она имеет и более широкое применение

ввиду важности информации в системе здравоохранения.

Перед вами два примера.

Первый: довольно продвинутая лаборатория в Африке.

Второй: предприниматель,

устроившийся у стола на рынке и делающий неизвестно что.

Не знаю, что за медпомощь оказывается в данном случае,

но она, по-видимому, не самая эффективная.

Какой подход у нас?

Типичный подход к проблеме

снижения затрат состоит,

если говорить о США, в том,

чтобы взять имеющееся решение

и попытаться снизить его стоимость.

Каким бы способом это ни делать,

невозможно 100-тысячный метод

довести до нуля. Не получится.

Мы подошли к проблеме с противоположной стороны, задавшись вопросом:

«Из какого самого дешёвого материала

можно создать диагностическую систему,

для получения полезной информации

и полноценной работы.» Мы выбрали бумагу.

Здесь вы видите прототип устройства.

Размер стороны – около 1 сантиметра,

примерно размер ногтя.

А линии по сторонам –

полимер. Сделано из бумаги,

а бумага, как вы знаете, впитывает влагу.

Бумага, материя, … Вино, разлитое на скатерть,

проникает повсюду.

Попади оно на рубашку — рубашка испорчена.

Таков эффект влагопоглощающей поверхности.

Идея этого устройства состоит в том,

что кончик обмакивается,

в данном случае, в моче,

и жидкость постепенно пропитывается в верхние отделения.

Коричневый цвет указывает на количество глюкозы в моче.

Синий – на количество белка в моче.

А их комбинация –

это первоклассная информация

для вывода целого ряда необходимых данных.

Это пример устройства, сделанного из простой бумаги.

Посмотрим насколько просто его производство.

Почему мы выбрали бумагу?

Вот та же вещь на пальце,

чтобы показать, как она выглядит.

Один из доводов в пользу выбора бумаги в том, что она повсюду в наличии.

Мы производили наши устройства

из салфеток и туалетной бумаги,

из обёрточной бумаги и подобных материалов.

Так что, производственные возможности налицо.

Второе. Можно поместить массу

тестов на очень малом пространстве.

Немного погодя я вам покажу, что

из одной пачки бумаги можно

получить порядка 100 тысяч тестов.

И наконец, аспект, который в развитых странах

не сразу приходит в голову –

наш метод устраняет уколы.

Укол означает наличие игл, колющих устройств.

Если у больного гепатитом С взяли

кровь на анализ, вам не захочется

той же иглой по ошибке уколоться самому.

Этого вам совсем бы не хотелось.

И что делать? Эта проблема повсюду.

Здесь мы просто сжигаем бумагу.

Вот практический подход

для начала.

Вы можете сказать: если идея с бумагой хорошая,

то, наверняка, до этого уже кто-то додумался.

Ответ: правильно, так оно и есть.

Те из присутствующих,

кто относится к женской половине,

возможно, когда-то проходили тест на беременность.

Тут наиболее распространённым

является прибор, показанный на слайде слева.

Называется иммунноанализ растекающейся жидкости.

В данном конкретном тесте,

моча, содержащая или не содержащая

т.н. гормон HCG,

пропитывается через бумагу.

Имеется две полоски. Одна показывает, что всё функционирует.

А вторая указывает, что вы беременны.

Это прекрасно в случае бинарных решений.

По поводу беременности хорошо известно,

что либо вы беременны, либо - нет.

Беременность не бывает частичной или мнимой.

Ничего такого не бывает. Так что,

для этого случая тест прекрасно работает.

Но это не так, если необходимая информация – количественного характера

Ещё имеются тест-полоски.

Они, вообще-то, для иного типа

анализа мочи.

Они бывают самых разных цветов и т.п.

Что же делать в сложных обстоятельствах?

Наш подход состоит в том, что мы сначала спрашиваем,

насколько практично делать такие вещи?

Эта проблема, с чисто инженерной точки зрения, уже решена.

Процедура состоит в том, что просто берётся бумага и прогоняется

через новый вид принтера, т.н. восковый принтер.

Он делает нечто типа печати.

Он печатает. Включаешь, немного подогреваешь,

воск пропечатывается так, что бумага его абсорбирует.

Вот вы и получили желаемое устройство.

Такие принтеры сейчас стоят 800 долларов.

Если запустить такой круглосуточно, то за год

можно произвести 10 миллионов тестов.

Эта конкретная проблема решена.

Вот пример, как это выглядит.

Бумага стандартного размера A4,

печатается за 2 секунды.

Я считаю, что это для нас не проблема.

Тут есть важный момент:

принтер цветной, значит можно печатать в цвете

– ведь именно это и делает цветной принтер.

Попозже я вам покажу, насколько это полезно.

Следующий вопрос, которым мы задаёмся:

а что измерять, что анализировать?

Больше всего необходимо анализировать то,

до чего нам ещё далеко: т.н.

«Температура неустановленного происхождения»

Человек приходит в клинику,

у него температура, он чувствует себя плохо. Что с ним?

Туберкулёз? СПИД?

Обычная простуда?

Установить срочность помощи и её очерёдность

очень трудно ввиду причин, о которых я здесь не говорю,

и тут надо определяться среди огромного разнообразия.

Далее, надо определиться среди целого спектра:

СПИД, гепатит, малярия,

туберкулёз, и другое.

Проблема попроще: выработка правильного хода лечения.

Но даже это сложнее, чем вы думаете.

Один мой знакомый занимается психиатрией культурных различий.

Он заинтересовался вопросом, почему люди

принимают или не принимают прописанные лекарства.

Скажем, Dapsone и другие медикаменты, которые

необходимо принимать регулярно.

Он рассказывает о разговоре с сельским жителем в Индии.

«Вы принимали Dapsone?» «Да.»

«Каждый день?» «Да.»

«В течение месяца?» «Да.»

Сельчанин на самом деле имел в виду, что

30-дневную дозу Dapsone он сегодня утром

скормил своей собаке.»

(Смех)

Он говорил правду, потому что

в другой культуре

собака может вполне заменять хозяина

а когда он сказал «сегодня», или «месяц» или «сезон дождей»…

есть масса путей для ошибочного толкования.

И проблема в том,

что тут возникают вопросы,

которые кажутся неинтересными, например,

строгое следование предписаниям врача.

Посмотрим, как выглядит типичный тест.

После укола в палец, получаем кровь,

примерно 50 микролитров.

Это почти всё, что удастся получить,

потому что обычные системы применить невозможно.

Это не так уж легко обрабатывать,

хотя я кое-что по этому поводу вскоре скажу.

Итак, капля крови, никакой обработки.

Помещаем её в маленькое устройство.

Устройство отфильтровывает кровяные тельца, пропуская сыворотку,

и выдаёт ряд цветных индикаторов

здесь, внизу.

Цвета указывает на болезни или норму.

Но и это слишком сложно.

Потому что для вас и для меня цветные индикаторы – норма,

но дело в том, что мы все страдаем

избытком общего образования.

Как же поступить в случаях, требующих

количественного анализа?

Решение, над которым вместе с нами работают

и многие другие, в том, что

в настоящий момент идёт бурный расцвет,

и в сегодняшнем мире появляется универсальное решение для всех и вся:

сотовые телефоны. В данном, случае это – телефоны с фотоаппаратом внутри.

Они есть всюду, в Индии их продаётся 6 миллионов в месяц

Идея состоит в следующем.

Берём устройство.

Макаем. Появляется окраска.

Делаем снимок. Отправляем в центральную лабораторию.

Врач не нужен: достаточно

уметь взять мочу на анализ.

А анализ в клинике делает либо врач, либо, в идеале,

компьютер, как в этом случае.

Такая система весьма эффективна, в особенности если

на принтере распечатаны цветные полоски

с разъяснениями индикаторов.

Моё представление о работнике здравоохранения будущего:

это не врач, а 18-летний безработный,

носит с собой две вещи: рюкзак на спине

с тестами и со скальпелем,

чтобы, если надо, взять на анализ кровь

и автомат Калашникова.

Этим он и перебивается со дня на день.

Тут есть одна интересная побочная проблема.

Фактически, бывает необходимо

передавать важную информацию

посредством ненадёжной телефонной связи.

Оказывается, по этому предмету имеется огромное количество материала,

это – т.н. проблема вездехода на Марсе:

как получить точную картину расцветки Марса,

если передатчик имеет ужасную полосу пропускания частот?

Ответ несложный,

но, вместо того, чтобы пускаться в подробности,

просто скажу, что имеются хорошо отработанные

системы связи, решающие эту задачу.

И ещё один, возможно, малоизвестный факт:

вычислительные способности этой штуки

не сильно отличаются от вычислительных способностей

персонального компьютера.

Это – потрясающий прибор, который мы только начинаем осваивать.

Я не знаю, насколько разумна идея «каждому ребёнку по компьютеру».

Компьютер будущего – вот он!

Он оснащён экраном, он есть повсюду.

Давайте теперь я немного расскажу про более продвинутые устройства.

Начнём с постановки небольшого вопроса.

Перед вами – ещё одно устройство размером в 1 сантиметр.

Разные цвета – это красители.

И вы можете заметить

довольно интересный момент –

жёлтый вроде бы исчезает,

проходит сквозь синий, затем сквозь зелёный.

Как это происходит? Как можно заставить одно течь сквозь другое?

Ответ, конечно же: «Никак».

Надо пустить поток либо снизу либо сверху.

Но тогда вопрос в том, как пустить потоки

под или над друг другом на бумаге?

Ответ состоит в том, что

– детали тут не очень-то важны –

надо разработать нечто более совершенное:

берётся несколько слоёв бумаги,

на каждом своя маленькая система потоков,

они изолируются кусочками,

двусторонней клейкой ленты,

той самой, что используется для приклеивания ковра к полу.

Жидкость потечёт с одного слоя на следующий,

распространится, проходя сквозь отверстия

и рассредоточится.

Здесь в правом нижнем углу вы видите

образец того, что происходит если

взятая на анализ кровь попала наверх.

Она проникает насквозь и перераспределяется внутри бумаги

по этим 16 отверстиям внизу,

и это выглядит как [компьютерный] чип

толщиной в два листа бумаги.

В данном конкретном случае нас интересовала

только возможность воспроизведения результата.

Но на том же принципе строится

решение проблемы «Температуры

неустановленного происхождения»,

при этом каждая отметка становится тестом

на конкретный индикатор болезни.

Это со временем будет эффективно работать.

Вот пример несколько более сложного устройства.

Вот – чип,

он обмакивается краешком, жидкость проникает в центр,

распределяется по разным канальцам

и отверстиям и окрашивается в разные цвета.

Всё делается из бумаги и клейкой ленты.

Думаю, что тут затраты настолько низки,

насколько вообще это возможно для производства.

У меня напоследок одна, нет две

небольшие истории. Вот первая.

Время от времени бывает необходимо

отделять кровяные тельца от сыворотки.

Вопрос вот в чём.

Здесь мы берём анализ крови,

помещаем в центрифугу, она вращается и

кровяные тельца отделяются. Потрясающе.

А что делать, если нет электричества,

нет центрифуги и всего прочего?

Мы обдумывали выход их такого положения.

И вот что у нас получилось.

Берётся миксер – миксеры есть всюду.

Отпиливается лопасть,

сюда втыкаются трубочки.

А когда они наполнены кровью, вся штука вращается,

кто-то должен просто взять и вращать.

И это очень здорово работает.

Мы посчитали это вкладом в разработку физических принципов

работы миксеров, саморегулирующихся трубок и т.п.

Мы послали это в научный журнал.

Мы очень гордились, особенно названием:

«Миксер в качестве центрифуги».

(Смех)

Отсылаем, а статья тут же возвращается.

Я звоню редактору и спрашиваю:

«В чём дело? Что-то не то?»

Редактор, с неописуемым снисхождением, отвечает:

«Да, я прочитал вашу вещицу.

Это не для нас: мы публикуем

только научные статьи.»

А это очень важная проблема,

потому что мы, как общество,

должны понять, что для нас ценно.

Если только статьи

и научные обзоры по физике,

то это недобрый знак.»

Вот другой пример.

Это – спектрофотометр.

Он измеряет поглощение света материалом.

Идея в том, что один источник света

мигает с частотой 1000 герц,

другой регистрирует свет с частотой 1000 герц,

а потому можно работать при дневном свете.

Его производительность примерно

та же, что у прибора стоимостью

порядка 100 тысяч долларов.

Этот обходится в 50 долларов. Мы можем снизить, наверное,

до 50 центов, если хорошенько подумаем.

Почему никто этого не делает? Ответ:

«А как с этого можно получить прибыль в капиталистической системе?»

Интересная проблема.

В заключение скажу, что мы подходили

к проблемам с инженерной точки зрения.

А нам захотелось понять, какая тут всеобъемлющая научная идея?

И мы решили, что должны думать о задачах

не в терминах стоимости,

а в терминах простоты.

Простота – красивое слово. И надо понимать,

что означает простота.

Я знаю, что это, но я не знаю, что это означает.

Я настолько заинтересовался этим, что

организовал обсуждения с разным составом групп.

На последнем участвовали несколько специалистов из МТИ,

один из которых был просто блестящий парень,

один из тех немногих, кого

я бы назвал настоящим гением.

Мы все целый день бились над смыслом простоты.

И я хочу показать вам ответ на этот

глубокий научный вопрос.

(Смех) [Надпись: Простоту не испоганишь]

В каком-то смысле, за что заплатил, то и получил.

Благодарю вас.

(Смех)