Papierwerkzeuge, die Leben retten

Der Erfinder Manu Prakash macht aus alltäglichen Materialien leistungsstarke wissenschaftliche Instrumente – von Papier-Mikroskopen bis zu einem raffinierten, neuen Stechmücken-Tracker. Auf der TED Fellows Bühne zeigt er die Papierfuge, eine handbetriebene Zentrifuge, die von einem Kreisel inspiriert ist und nur 20 Cent in der Herstellung kostet. Sie kann eine 850-Euro-Maschine ersetzen – und das ganz ohne Strom.

Ich liebe es, Werkzeuge zu machen
und sie mit Menschen zu teilen.

Das erste Werkzeug,
das ich als Kind baute,

war ein Mikroskop.

Es bestand aus Brillengläsern,
die ich meinem Bruder geklaut hatte.

Er fand das nicht so gut.

Vielleicht mache ich deswegen,

30 Jahre später,
immer noch Mikroskope.

Der Grund dafür sind diese Momente:

(Video) Mädchen: Ich habe
schwarze Dinge im Haar --

Manu Prakash: Das ist
eine Schule in der Bay Area.

(Video) MP: Die Welt
übertrifft unsere Vorstellungen davon,

wie sie tatsächlich funktioniert.

(Video) Junge: Oh mein Gott!

MP: Allerdings: Oh mein Gott!

Ich hätte nicht gedacht,
dass das ein so universeller Satz ist.

In meinem Labor haben wir
in den letzten zwei Jahren

50 000 "Foldscopes" gebaut
und an Kinder in 130 Ländern verschickt.

Natürlich kostenlos für die Kinder.

Dieses Jahr möchten wir,
mit Unterstützung unserer Community,

eine Million Mikroskope an Kinder
auf der ganzen Welt verschicken.

Was bewirkt das?

Es entsteht eine
inspirierende Gemeinschaft

aus Menschen auf der ganzen Welt,
die Dinge lernen und anderen beibringen.

Von Kenia bis Kampala,
von Kathmandu bis Kansas.

Eines der phänomenalen Dinge,
die ich daran so liebe,

ist das Gefühl von Gemeinschaft.

Ein Kind in Nicaragua zeigt anderen,

wie man eine Mücke
mit Denguefieber identifiziert,

indem man die Larve
unter dem Mikroskop ansieht.

Ein Pharmakologe hat
eine Methode entdeckt,

gefälschte Medikamente
überall zu erkennen.

Ein Mädchen hat sich gefragt:
"Wie funktioniert eigentlich Glitzer?"

Sie hat im Glitzer die Physik
der kristallinen Formationen entdeckt.

Ein Arzt aus Argentinien versucht,

dieses Werkzeug zur Vorsorge
gegen Gebärmutterhalskrebs zu nutzen.

Und ich selbst habe
eine neue Floh-Art entdeckt,

die einen Zentimeter unter der Haut
in meiner Ferse steckte.

Nun mögen Sie das für Ausnahmen halten.

Doch dieser Irrsinn hat Methode.

Ich nenne es "einfache Wissenschaft":

die Idee, die Erfahrung
der Wissenschaft zu teilen,

und nicht nur die Informationen.

Denken Sie daran,
dass auf unserem Planeten

eine Milliarde Personen
ohne Infrastruktur leben:

keine Straßen, kein Strom
und so auch keine medizinische Versorgung.

Eine Milliarde Kinder
auf der Erde lebt in Armut.

Wie sollen wir sie
für die nächste Generation

von Lösungsfindern begeistern?

Ärzte und Helfer setzen im Kampf
gegen Infektionskrankheiten

ihre Leben aufs Spiel,
um uns zu schützen --

mit sehr knapp bemessenen Mitteln.

Als Laborant in Stanford

sehe ich das im Kontext
der einfachen Wissenschaft

und der Erstellung von Lösungen
für diese Communities.

Wir stellen uns oft vor, unter einem Baum
eine Diagnose stellen zu können,

ohne Stromanschluss.

Ich nenne Ihnen heute
zwei Beispiele für neue Werkzeuge.

Eines davon fing in Uganda an.

2013 bei einer Exkursion auf der Suche
nach Schistosomiasis mit Foldscopes

machte ich eine unbedeutende Beobachtung.

In einer Klinik in einer
abgeschiedenen Umgebung

sah ich eine Zentrifuge,
die als Türstopper verwendet wurde.

Also wirklich als Türstopper.

Als ich nachfragte, sagte man mir:

"Wir haben hier keinen Strom,

da kann das Teil auch
als Türstopper genutzt werden."

Für diejenigen, die es nicht wissen,

Zentrifugen werden genutzt,
um Proben aufzubereiten.

Sie trennen Komponenten von Blut
und anderen Körperflüssigkeiten,

um Erreger zu finden
und zu identifizieren.

Zentrifugen sind allerdings sperrig
und teuer -- ca. 850 Euro --

und außerdem schwer zu nutzen.

Und natürlich brauchen sie Strom.

Das kommt Ihnen bekannt vor?

So fingen wir an, über mögliche
Lösungen nachzudenken.

Ich bin zurückgekommen
und habe an Spielzeug gedacht.

Ich habe einige mitgebracht.

Ich habe mit Jo-Jos angefangen,
ich bin ein schrecklicher Jo-Jo-Spieler.

Da dieses Ding sich dreht,
haben wir uns gefragt,

ob wir diese Physik nutzen können,
um Zentrifugen zu bauen.

Das war der schlechteste Wurf,
den man machen kann.

Jetzt bemerken Sie vielleicht,
wenn man mit Spielsachen anfängt --

wir haben diese Kreisel ausprobiert ...

und dann sind wir im Labor
auf dieses Wunder gestoßen:

eine Sturmscheibe.

Ein paar Fäden und eine kleine Scheibe,
und wenn ich ziehe, dann dreht sie sich.

Wie viele von Ihnen
haben damit als Kind gespielt?

Es heißt Sturmscheibe oder Knopf am Faden.

Ungefähr die Hälfte kennt es.

Was Sie nicht wussten:

Das kleine Ding ist das älteste Spielzeug
in der Geschichte der Menschheit.

Es existiert schon seit 5 000 Jahren.

Überall auf der Erde haben wir
Relikte dieses Spielzeugs gefunden.

Das Ironische daran ist,

dass wir nicht wissen,
wie das kleine Ding funktioniert.

Da werde ich sehr neugierig.

Wir gingen also wieder an die Arbeit
und schrieben ein paar Gleichungen auf.

Wenn man den Eingangsdrehmoment nimmt,

den Widerstand der Scheibe
und den Drehungs-Widerstand der Fäden,

sollte das Problem
mathematisch lösbar sein.

Das ist nicht die einzige Gleichung
in meinem Vortrag.

Zehn Seiten voller Gleichungen später
konnten wir wirklich die gesamte,

analytische Lösung für dieses
dynamische System aufschreiben.

Was dabei herauskommt,
nennen wir "Papierfuge".

Das ist mein Postdoktorand Saad Bhamla,
der Co-Erfinder der Papierfuge.

Links sehen Sie alle Zentrifugen,
die wir ersetzen wollen.

Das kleine Ding, das Sie hier sehen,

besteht aus einer Scheibe,
ein paar Fäden und Griffen.

Wenn ich ziehe und drücke,
fängt es an, sich zu drehen.

Sie sehen also, wenn man alles ausrechnet,

wenn wir die Drehzahl
dieses Objektes ausrechnen,

sollte es mathematisch möglich sein,

auf über eine Million Umdrehungen
pro Minute zu kommen.

Ein Problem ist aber
die menschliche Anatomie,

denn die Resonanzfrequenz
des Objektes beträgt etwa 10 Hertz.

Wenn Sie Klavier spielen, wissen Sie,
man kommt nicht über 3 Hertz.

Die maximale Geschwindigkeit,
die wir mit dem Objekt erreichen,

sind nicht 10 000 U/min,
nicht 50 000 U/min --

es sind 120 000 U/min!

Das entspricht 30 000 g-Kräften.

Wenn ich Sie hier hineinsetzen könnte
und dann drehen würde,

denken Sie an die Kräfte,
denen Sie ausgesetzt wären.

Mit einem solchen Werkzeug
kann man Diagnosen stellen.

Ich werde das hier einmal demonstrieren.

Dafür brauche ich einen Tropfen Blut
aus meinem Finger.

Wenn Sie Blut nicht sehen können,
müssen Sie nicht hinschauen.

Hier habe ich eine kleine Lanzette,
die sind überall erhältlich.

Hätte ich heute gefrühstückt ...

Das hat überhaupt nicht wehgetan.

Ich nehme eine kleine Kapillare
mit einem Tropfen Blut --

und in diesem Blut finden sich Antworten.

Deshalb interessiert es mich so.

Ich kann hiermit herausfinden,
ob ich Malaria habe.

Ich nehme eine kleine Kapillare
und Sie sehen, es wird absorbiert.

Ich nehme noch ein bisschen Blut.

So, das reicht aus.

Jetzt versiegele ich
die Kapillare mit Ton.

Und schon habe ich eine versiegelte Probe.

Ich nehme die Probe
und befestige sie an der Papierfuge.

Mit einem Stückchen Klebeband
machen wir einen abgedichteten Hohlraum.

Jetzt ist die Probe
komplett eingeschlossen.

Und jetzt kann ich sie drehen.

Ich ziehe und drücke.

Erst einmal ein bisschen aufladen ...

Sie sehen, sie fängt an, sich zu drehen.

Im Gegensatz zu einer normalen,
ist dies eine kontrarotierende Zentrifuge.

Sie dreht sich ständig vor und zurück.

Ich lade sie auf.

Sie sehen, sie bekommt Schwung.

Und jetzt -- ich weiß nicht,
ob Sie das hören --

sollten wir nach ca. 30 Sekunden
die Blutzellen vom Plasma getrennt haben.

Das Verhältnis
der Blutzellen zum Plasma --

(Applaus)

Jetzt können Sie es schon sehen,
wenn Sie darauf schauen,

Sie sehen hier die getrennten Substanzen:

Blut und Plasma.

Das Verhältnis der beiden zeigt,
ob ich an Blutarmut leide.

Wir haben viele Typen
der Papierfugen gebaut.

Mit diesem hier können wir
Malaria-Parasiten erkennen.

Es muss etwas länger gedreht werden,
dann sehen wir Malaria-Parasiten im Blut.

Diese können wir vom Blut trennen
und mit einer Art Zentrifuge erkennen.

Mit einer anderen Version können wir
Nukleinsäure vom Blut trennen.

So können wir Tests für Nukleinsäure
direkt vor Ort durchführen.

Hier habe ich eine weitere Version,
mit der ich Sammelproben trennen kann.

Und hier endlich etwas Neues,
an dem wir arbeiten.

Hiermit können wir einen gesamten
Mehrfach-Nachweis-Test durchführen.

Im selben Objekt werden also
Proben und Chemie durchgeführt.

Das ist jetzt schon alles sehr gut,
aber wenn Sie mal drüber nachdenken,

müssen diese Werkzeuge
mit den Menschen geteilt werden.

Eines der Dinge, die wir machten --
wir kamen gerade von Madagaskar;

so sehen klinische Studien
für Malaria aus.

(Lachen)

Man kann dabei Kaffee trinken.

Das Wichtige ist:

Dieses Dorf ist sechs Stunden
von jeder Straße entfernt.

Wir sind in einem Raum mit einem
der ältesten Mitglieder der Community

und einem Pfleger.

Es ist dieser Teil der Arbeit,
den ich am meisten liebe --

dieses Lächeln; die Möglichkeit,
einfache, leistungsstarke Werkzeuge

mit allen Menschen zu teilen.

Ich habe vergessen zu erwähnen,

dass mich das alles 20 Cent
in der Herstellung kostet.

In der mir nicht mehr verbleibenden Zeit

möchte ich Ihnen von der neusten
Erfindung aus unserem Labor erzählen.

Sie heißt "Abuzz".

Die Idee ist, dass Sie alle helfen können,
Stechmücken zu bekämpfen;

Sie können helfen,
unsere Feinde zu finden.

Es sind Feinde, weil sie Malaria, Zika,
Chikungunya und Dengue übertragen.

Die Herausforderung ist,

dass wir nicht wissen,
wo unsere Feinde sind.

Uns fehlen die Weltkarten,
auf der die Mücken verzeichnet sind.

Also kam uns eine Idee:

Es gibt 3 500 Arten von Stechmücken,
die sich alle stark ähneln.

Manche sind sich so ähnlich,

dass nicht einmal ein Entomologe sie
unter dem Mikroskop unterscheiden kann.

Sie haben aber einen wunden Punkt.

So sieht es aus, wenn Mücken
miteinander flirten.

Das Männchen jagt das Weibchen.

Sie kommunizieren durch
die Frequenz ihrer Flügelschläge.

(Summen)

Das ist ihre Signatur.

Wir fanden heraus, dass man
mit einem gewöhnlichen Handy,

einem 4 bis 8 Euro Klapphandy --

wer erinnert sich noch an die Dinger? --

(Lachen)

die akustische Signatur
der Mücke aufnehmen kann.

Ich zeige Ihnen, wie das geht.
Ich habe ein paar Mücken gefangen.

Im Gegensatz zu Bill [Gates] vorhin
lasse ich sie nicht frei.

(Lachen)

Ich zeige Ihnen aber,
wie man hier etwas aufnehmen kann.

Sie müssen nur klopfen, schon fliegen sie.

Sie können es erst ausprobieren --
ich kann sie hören.

Mit Ihrem Mikrofon-Handy --

die Mikrofone sind schon sehr gut,
selbst bei einfachen Handys --

können Sie das Geräusch
aus der Nähe aufnehmen.

Weil ich keine Zeit mehr habe,
zeige ich Ihnen eine Aufnahme von gestern.

(Mücken summen)

Hier ist das wunderbare Geräusch,
das Sie alle kennen und lieben.

Und das kann man alles mit einem
einfachen Handy machen,

sodass wir die Arten
der Stechmücken kartieren können.

Mit einem Klapphandy erstellten wir
eine der größten akustischen Datenbanken

von 20-25 Mückenarten,
die Krankheitserreger übertragen.

Dies und das maschinelle Lernen
aus hochgeladenen Daten ermöglicht uns,

die Wahrscheinlichkeit zu errechnen,
welche Mückenart wir vor uns haben.

Es heißt Abuzz.

Wenn Sie sich anmelden wollen,
gehen Sie auf die Website.

Ich möchte mit etwas abschließen,
was mir persönlich sehr am Herzen liegt.

Eine der Herausforderungen ist heute,
dass es große Probleme gibt.

Eine Milliarde Menschen bekommt
keine medizinische Versorgung;

der Klimawandel,
Verlust der Artenvielfalt usw.

Wir hoffen, dass die Wissenschaft
uns Lösungen liefern kann.

Aber bevor Sie gehen, möchte ich,
dass Sie etwas versprechen.

Wir werden einen Zugang
zur Wissenschaft schaffen --

nicht nur für die,
die es sich leisten können;

auch für die Milliarde, die es nicht kann.

Machen wir Wissenschaft

und wissenschaftliche Kompetenz
zu einem Menschenrecht.

Sobald Sie das prickelnde Gefühl,
eine Entdeckung gemacht zu haben,

an ein Kind weitergeben,
unterstützen Sie es dabei,

zu der Gruppe von Menschen zu gehören,
die diese Probleme lösen wird.

Vielen Dank.

(Applaus)