喬治‧懷德賽茲：郵票大小的實驗室

在傳統實驗室作的疾病診斷測試，多半是既昂貴又繁瑣。為此，喬治‧懷德賽茲在Boston TED 演講中，介紹一種新穎的測試器材，操作簡易，其製作成本極低

我想跟各位討論的問題

其實真正的問題

是如何提供健康照護

一方面又要顧及成本

要如何處理這問題呢？

在此我們要推薦一種基本模式

我要推薦的是

如果你需要醫治某種疾病

首先，你得知道，治療對象是什麼

這就是診斷，之後才能有對策

因此，我們將這個計畫

稱為全民診斷，或是免費診斷

如何用幾近於零的費用

又能提供醫療相關資料，如何能做到這點呢?

讓我為你們舉兩個例子

例如軍隊醫療，往往稍嫌粗糙

就和第三世界的醫療沒什麼不同

資源貧乏，環境惡劣

還有體重過輕，或是種種類似的問題

也和有家庭照護與診斷系統的世界

沒什麼差異

因此，我在此要提及的科技

是為了第三世界國家，開發中國家

但我想，它還有更廣的運用

因為資訊對健康醫療非常重要

所以，你們來看這兩個例子

首先這是一個實驗室，在非洲這是個相當高級的實驗室

再來，這是個創業家

他正在桌邊不知道做什麼

我不知道這對健康醫療有何貢獻

但這實在不是最有效率的

我們的對策是什麼呢?

一個人採取的典型策略

要解決成本問題時

都是先從聯合國的角度出發

採用我們的解決方案

之後再設法降低成本

不論你如何著手

你不會是一開始就使用十萬元的儀器

再把成本降至極低，這樣是行不通的

因此，我們的策略是從另一方向來的

是要問：「什麼會是最便宜的材料

可以用來製作診斷系統

並得到有用的資訊

還有附加功能呢？」 為此我們選用紙張

你現在看到的就是這器材原型

它一邊約一公分

大小約如指甲一般

這邊緣上的線

是一種高分子物質

它的材質是紙，紙當然會吸水

大家都知道，紙料 布料...若桌巾上有酒滴

會滲得到處都是

若滴到襯衫，襯衫就報銷了

這就是親水性表面的特色

因此，這器材的構想是讓你

在它的底端滴上一滴

這裡使用的是尿液

當這液體滲佈到上端的這些小格子

若呈褐色表示這尿液含有葡萄糖

若呈藍色表示這尿液含有蛋白質

若是兩種都有

那麼你可是得到了炙手可熱

的第一手資料呢

在此，提到的是一則僅由紙片作成的器材

那麼，又是如何才能簡單容易的製作呢？

為什麼我們選擇紙張呢？

這裡有個樣本，就在這指頭上

成品就像你們這兒看到的

採用紙張，原因之一是它到處都有

紙張已經用在各處

就像是紙巾 衛廁用紙

包裝紙 及各種用品.

所以，製作上是沒問題的

第二個原因是，是這小小的面積中

可以置入許多的測試

待會兒，我會讓大家看到，這疊紙片

大約包含了

十萬個測試呢

最後呢，有一點之前並沒有料到的是

在已開發國家的醫藥中

它使尖銳物消失了

這裡說的尖銳物，是指針筒

如果你要取樣某人的血液

而這人也許有C型肝炎

而你可不希望不小心感染到

事實上，你是完全不希望有那種可能

所以，要如何防止呢？各地都有這種問題

很簡單，把它燒掉就解決了

因此這算是以非常務實的觀點

來設計器具

現在你會問，若紙材是個好主意

別人應該早就想到了

答案是，是的

在座的大約有一半

是女性

某個時候，也許會驗孕

最普遍的

就是像左方的這種器材

這是所謂的側向流動疫試檢驗

在這特定的檢驗

使用的尿液，會是含有 或是沒有

一種稱作HCG的賀爾蒙

當流過這紙片

在這兩條顯示線，第一條顯示這測試是否有效

若第二條線也出現，表示你懷孕了

在非黑即白的情況中，這是個很棒的測試方法

而在是否懷孕上

答案只有懷孕了或是沒懷孕

不可能是部份懷孕或是也許有懷孕之類

模擬兩可的

所以，應用在這裡很適合

但是若應用在比較量化的資訊上就不合適

另有一種是探棒型

若使用探棒，那是

另一種尿液分析

那會呈現許許多多的顏色之類的

碰到這種糟糕的情形，你該做些什麼呢？

為此，我們又要提出問題

製作這樣的東西真的實用嗎？

現在這個問題，在工程面上算是解決了

製作程續就由紙張開始

當你將它放入一種印表機，叫蠟質印表機

它看來就像一般印表機

它執行列印，你將紙張放入加熱

這蠟質經由列印，被紙張吸入

你要的器材就完成了

這台印表機價位是八百美元

若是它一天24小時不停地運作，我們估計

一年下來總共可以作一千萬個測試

因此，這問題解決了

這還有一個例子要讓你們參考

這張8x12的紙上

只需花兩秒鐘就成了

這部分，算是大功告成

還有一個重要議題

就是因為它是一臺印表機

彩色印表機，可以印出不同顏色。這是它的功能

我等一下會讓各位看到，這一點非常實用

接下來，你可能會問

你到底想要測量什麼？分析什麼？

你最想要分析的東西

我們快要成功了

就是所謂的「不明原因發燒」

當某人走進診所

說他發燒，不舒服。會是得了什麼病？

會是肺結核？或是愛滋病嗎？

或只是普通感冒呢？

這是個難解的三角習題

有些太複雜的我就不多說

因為太多的細節需要釐清

另外有些疾病

例如愛滋病 肝炎 虐疾

肺結核之類的

或是像一些治療指導

這些都比你想像中複雜多了

我的一位朋友從事跨文化精神諮詢

他感興趣的問題是

為什麼人們想吃藥或不想吃藥

例如戴普松之類的藥物

你得連續服用一段時間的藥物

有個關於印度村民的故事

你問村民：「你有服用戴普松嗎？」 「有」

「是否有每天服用？」 「是的」

「有連續服用一個月嗎？」 「有的」

事實上，這村民的意思是

將他那三十天份量的戴普松

在當天早上都餵給他的狗吃了

(笑聲)

他講的是實話

因為在不同的文化中

家犬就是你的替身

你也知道，像「今天」 「 這個月」 「這個雨季以來」

這些都是可能造成誤解的

所以接下來這議題是

讓我們解決一些

不是那麼有趣的一些事

就像是一些標準程序

例如，讓我們看一些典型的試驗

刺一下手指頭，擠些血

約50毫升

大約只有這麼多

因為你不能用一般的方法

你並不能操作得很準確

待會兒我再讓各位看個東西

好，你擠出了一些血，沒有進一步操作

你將這血放入這小器材

這小器材會過濾掉血球細胞，讓血清流過

之後，你會看到一系列顏色

陳列在底部那裡

這顏色會是代表有疾病或是正常

這樣仍是有些複雜

因為對你我來說，有顏色也可能表示是正常

畢竟我們共同的問題

就是可能都受了太多教育

當你需要量化分析結果的時候

你會怎麼作呢？

這個答案 就在我們和一些其他人

不斷思考的情形下

有了一個戲劇性的好結果

也造就了今天這個讓大家看到的結果

就是手機，應該說是有照相功能的手機

現在人手一機。在印度，一個月可以賣出六百萬支

這構想是讓一個人

拿這器材

浸入試液後，就會看到顏色

你把結果照下來，照片會送入中央實驗室

你不需要把它送到醫生那裡

而是送給專收樣本的某個人

然後在某間診所的一位醫師，更好一點是一台電腦

就會像這樣，進行分析

這種流程很順利，特別是

當你的彩色印表機能印出有顏色的條碼

代表運作的狀況

所以，我對未來健康醫療工作人員的看法

不再是醫生了

而是一個十八歲的年輕人，不再失業

身上有兩件東西。一樣是一個背包，裝滿了這種測試品

及一根刺絡針，偶爾可以抽取血液樣本

另一樣是俄製突擊步槍

這些夠他們忙一整天呢

這裡還有另一個十分有趣的關聯

當一個人想要

把這些重要的資訊

經由一個相當糟糕的電話系統傳送時

你會發現，在某個主題上匯集了許多資料

情形就像火星探險號的資料

若是你的頻寬嚴重不足

你要如何得到火星上的正確的顏色呢？

這個答案並不複雜

但我並不想在此多贅言

只想說像那種溝通系統上的問題

是大家都很瞭解的

然而有樣事情你卻可能不知道

要完成傳送這事所需的計算功能

和普通的電腦上使用的計算功能

並沒有什麼不同

人們才剛剛開始研究這個極佳的裝置

我不知道「一個兒童一台電腦」這個想法

是否是個好主意。這是未來的電腦

因為這種螢幕已經存在，非常普遍

現在讓我來展示一下較先進的器材

我們也會提出一些問題

在此，你所看到的是另一個一公分見方的器材

上有不同成色的染料

這時你可能已經注意到了

有些不同

這裡的黃色似乎消失了

它經過藍色區，經過紅色區

這是怎麼一回事呢？你如何讓這道流經那道呢？

答案當然是「不可能」

你是讓它們流經下面或上面

下一個問題，你如何讓它們

在一張紙上頭上下流動呢?

答案是你的作法

細節我就不多講了

簡單地說

你拿好幾張不同的紙疊起來

每層有它不同的流道

你把它們隔開

用雙面膠隔開

就是用來把地毯黏在地板上的東西

液體就會從一層流到另一層

液體自己會分散，流過孔洞

四處流散

你看在這右邊下方

就是一個成品

上面已有血液樣本，

經過一段時間

流佈到底部這十六個洞內

在一張紙內部的情形，就像是一片晶體

厚度約有兩張紙一般

這個特例中，我們最感興趣的

是它的可複製性

這點基本上就像是你在解決

「不明原因發燒」的問題

因為這上面每個點

都代表一個疾病

某些徵狀

早晚會解決的

另外這有一個較為複雜器材的例子

這塊晶片

將一角浸入，讓液體流到中央

它將自動流佈到

不同的洞穴，呈現不同顏色.

只需要紙和雙面膠就做得到

所以，我想它的成本之低

低到我們一定可以做出點名堂來

這裡我還有一兩個小故事

想要為這個主題作個收尾

這是一樣東西。之前作測試時

通常是需要將血液和血漿分開

問題是

現在我們先將一個血樣

放入離心機

旋轉之後，血球就被分離出來了。太好了

但若是沒有電力，

沒有離心機，怎麼辦？

我們好好想過這時該怎麼辦

事實上解決方法，就像這裡看到的

用打蛋器就可以了

打蛋器很常見。你拿其中一支刀刃

再拿起試管

把刀刃放進去，注入血液，攪拌之後就行了

只要攪拌過之後

效果非常非常好

我們這裡用的就是這種人工打蛋器原理

試管自動排列之類的

拿去期刊投稿

我們都非常自傲，特別是標題

叫做「用打蛋器當離心機」

(笑聲)

我們投給期刊，結果被退回來

我打電話給編輯說

「怎麼搞的？怎麼可能？」

編輯不以為然的說：

「我讀過了

決定不登載。因為本刊

只刊登科學類文章」

這點十分重要

它代表著我們隨時

都得惦記著

社會價值與責任

如果只是紙張和「物理報導期刊」

我們就糟糕了

下一個例子是

有關色層分析儀

這儀器測量樣品所吸收的光譜

有趣的是，你可以調整光源

至一千赫茲

另有一個光源可以測量這一千赫茲

如此你即使在白天，也能使用這系統.

這系統的執行效果

和價值十萬元的系統

不相上下

但它只需五十元，若是再改良

也許成本可降至五十分。

那又為什麼不繼續改良呢？答案是

「若真能如此，你賺什麼？」

兩難的問題吧

最後，我得說

這應算是工程上的問題吧

我們問說，這些東西背後共通的科學原理是什麼？

我們了解重點不應該是

只看成本

而是該看它的簡易性

簡易性是個意義深刻的字。你必須好好思考

它到底是甚麼意思

我知道簡易性是什麼，但我不知道它的意義

為此，我興致勃勃地

找來幾群人

近來也找了MIT的幾個人

其中一人非常聰明

是少數我覺得是屬於

天才型的

足足花了一整天大家都在思考簡易性的定義

讓我把這個科學上頗難得到的答案

告訴各位吧

(笑聲)

因此，某方面而言，你們得到的物超所值

十分感謝

(笑聲)