Dụng cụ khoa học cứu sinh bằng giấy

Nhà phát minh Manu Prakash biến các vật liệu hàng ngày thành các thiết bị khoa học hữu ích, từ kính hiển vi bằng giấy đến bộ theo dõi muỗi thông minh. Từ sân khấu TED Fellows, anh đã giới thiệu Paperfuge, máy ly tâm bằng tay được lấy cảm hứng từ một món đồ chơi quay tròn có giá 20 xu và có thể làm được công việc tương đương một chiếc máy trị giá 1.000 đô la mà không cần điện.

Tôi yêu thích việc tạo ra các công cụ
và chia sẻ với mọi người.

Tôi nhớ khi còn nhỏ,

dụng cụ đầu tiên tôi tạo ra
là một chiếc kính hiển vi

mà tôi đã tạo bằng cách lấy trộm
tròng kính từ cặp kính của anh trai tôi.

Anh ấy đã không hào hứng đến vậy.

Nhưng có lẽ từ thời điểm đó

mà tới 30 năm sau này,

tôi vẫn đang chế tạo kính hiển vi.

Và lý do tôi chế tạo những công cụ đó
là vì những giây phút thế này.

Cô gái: Tôi có cái gì màu đen
trong tóc của mình

Manu Prakash: Đây là một
trường học ở Bay Area.

MP: Cuộc sống trên thế giới thật khác xa
so với tưởng tượng của chúng ta

về việc nó thực sự vận hành như thế nào.

(Đoạn băng) Cậu bé: Ôi chúa ơi!

MP: Đúng, "Ôi chúa ơi!"

Tôi đã không nhận ra cụm từ đó
phổ biến đến mức nào.

Hơn 2 năm vừa qua,

ở phòng thí nghiệm,

chúng tôi sản xuất
50,000 chiếc kính hiển vi gấp gọn

và chuyển chúng tới 130
quốc gia trên thế giới,

miễn phí cho trẻ em.

Chỉ riêng năm nay,

với sự ủng hộ của cộng đồng,

chúng tôi lên kế hoạch
gửi một triệu kính hiển vi

cho trẻ em trên thế giới.

Việc làm đó để làm gì?

Nó tạo ra một cộng đồng những người
truyền cảm hứng trên toàn thế giới,

cùng học và dạy lẫn nhau,

từ Kenya đến Kampala đến
Kathmandu đến Kansas.

Và một trong những
điều phi thường mà tôi yêu thích

là ý thức cộng đồng.

Có một đứa trẻ ở Nicaragua

đang dạy những người khác cách xác định
loài muỗi gây ra bệnh sốt xuất huyết

bằng việc nhìn ấu trùng
dưới kính hiển vi.

Có một nhà nghiên cứu dược học
đã phát minh ra một cách mới

để phát hiện ra thuốc giả ở mọi nơi.

Có một cô gái đã băn khoăn:

"Kim tuyến hoạt động như thế nào?"

và đã khám phá ra quy luật vật lý của
sự hình thành tinh thể trong kim tuyến.

Có một bác sĩ người Argentina

đang cố gắng tiến hành khám sàng lọc
ung thư cổ tử cung với công cụ này.

Và chiếc máy của các bạn
đã thực sự tìm ra một loại bọ chét

được lấy ra từ một centimet
sâu trong gót chân của tôi.

Bây giờ, bạn có thể nghĩ
những thứ này thật dị thường,

Nhưng có phương pháp
cho sự điên rồ này.

Tôi gọi nó là "khoa học tiết kiệm" -

ý tưởng chia sẻ kinh nghiệm khoa học,

chứ không chỉ là thông tin.

Để nhắc cho các bạn nhớ:

có một tỷ người trên hành tinh này

sống mà hoàn toàn không có cơ sở hạ tầng:

không đường xá,

không điện, và

dĩ nhiên, không có
chăm sóc sức khỏe.

Ngoài ra, có 1 tỷ trẻ em trên hành tinh
này đang sống trong nghèo khó.

Làm sao để truyền cảm hứng để chúng

trở thành thế hệ những người
giải quyết vấn đề?

Có những nhân viên chăm sóc sức khỏe
mạo hiểm bản thân

phòng chống các căn bệnh truyền nhiễm,

để bảo vệ chúng ta, hoàn toàn bằng
những công cụ và nguồn lực tối thiểu.

Từ phòng thí nghiệm ở Stanford,

tôi suy nghĩ về điều này từ
bối cảnh của khoa học tiết kiệm

và việc xây dựng giải pháp
cho những cộng đồng này.

Chúng tôi thường nghĩ về khả năng chẩn
bệnh dưới một cái cây, không bị lệ thuộc.

Tôi sẽ kể hai ví dụ
về những công cụ mới hiện nay.

Một trong số chúng bắt đầu từ Uganda.

Vào năm 2013,

trong một chuyến đi thực địa để phát hiện
bệnh sán máng bằng Kính hiển vi gấp gọn,

tôi đã có một quan sát nhỏ.

Trong một phòng khám,

ở một vùng xa xôi hẻo lánh,

Tôi thấy một máy ly tâm
được sử dụng như một cái chặn cửa.

Ý tôi là, gần như, một cái chặn cửa.

Rồi tôi hỏi họ và họ trả lời,

"Ồ, chúng tôi thực sự không có điện,

vì vậy mảnh rác này
là một cái chặn cửa tốt."

Máy ly tâm, cho một số người không biết,

là công cụ đỉnh cao
có thể xử lý mẫu.

Bạn phân tách các
thành phần máu hoặc dịch cơ thể

để phát hiện ra và xác định mầm bệnh.

Nhưng máy ly tâm cồng kềnh, tốn kém --

tốn khoảng 1000 đô la --

và rất khó để vận hành trong lĩnh vực này.

Và dĩ nhiên,

chúng vô dụng
nếu thiếu năng lượng.

Nghe quen thuộc phải không?

Vì vậy, chúng tôi tìm
cách giải quyết vấn đề này,

và tôi đã quay lại

liên tục nghĩ về đồ chơi.

Bây giờ ...

Tôi có một vài món đồ ở đây.

Tôi sẽ bắt đầu với yo-yos ...

và tôi là người chơi yo-yo rất tệ.

Bởi vì món đồ này có thể quay,

chúng tôi tự hỏi,

liệu có thể dùng tính chất
vật lý của vật này

để chế tạo máy ly tâm được không?

Đây có thể là cú ném
tồi tệ nhất tôi có thể làm.

Nhưng bạn có lẽ
bắt đầu nhận ra,

nếu bạn bắt đầu khám phá
miền giới hạn của đồ chơi,

chúng tôi đã thử những đầu quay,

và sau đó trong phòng thí nghiệm,

chúng tôi vô tình phát hiện
sự kì diệu này.

Nó là một con quay, hoặc
một cái còi, hoặc một cái chốt.

Một vài sợi dây và một cái đĩa nhỏ,

và nếu tôi kéo, nó quay.

Có bao nhiêu bạn đã
chơi cái này hồi còn nhỏ?

Cái này được gọi là con cù.

OK, có lẽ là 50% trong số các bạn.

Điều mà bạn không nhận ra

là vật bé nhỏ này đây

là đồ chơi lâu đời nhất
trong lịch sử loài người -

5,000 năm về trước.

Chúng tôi đã tìm thấy di tích của
vật thể này trên hành tinh của chúng ta.

Bây giờ điều trớ trêu là,

chúng ta thực sự không hiểu
vật bé nhỏ này hoạt động như thế nào.

Đó là khi tôi thấy hứng thú.

Vì vậy chúng tôi đã trở lại làm việc,

và viết ra một vài phương trình.

Nếu bạn dùng mômen quay
mà tay bạn tạo ra,

lực kéo tác động trên chiếc đĩa,

và mômen xoắn của những sợi dây này

thì bạn có thể giải nó bằng toán học.

Phương trình này không phải
duy nhất ở bài giảng của tôi.

Mười trang toán học sau đó,

Chúng ta có thể viết ra
giải pháp phân tích hoàn chỉnh

cho bộ máy năng động này.

Và xuất hiện những gì
chúng ta gọi là "Máy li tâm giấy".

Đây là tiến sĩ Saad Bhamla,

người đồng phát minh Paperfuge.

Bên trái, bạn có thể thấy
những chiếc máy li tâm

mà chúng tôi cố gắng thay thế.

Vật nhỏ bé mà bạn nhìn thấy ở đây

là một cái đĩa, một cặp dây và tay cầm.

Và khi tôi quay

và đẩy chúng,

nó bắt đầu quay.

Bây giờ, khi bạn nhận ra,

khi bạn làm toán,

khi bạn tính toán số vòng/phút
cho đối tượng này,

theo toán học, chúng ta có thể
đạt được một triệu vòng/phút.

Giờ, có chút bất ngờ
trong cơ thể con người,

bởi vì tần số cộng hưởng
của đối tượng này là khoảng 10 Hz,

và nếu bạn đã từng chơi piano,

bạn không thể chơi mức cao hơn 2 đến 3 Hz.

Tốc độ tối đa chúng ta
có thể đạt được với vật này

không phải là 10.000 vòng/phút,

không phải 50.000 vòng/phút --

mà là 120.000 vòng/phút.

Tương đương với 30,000 lực hấp dẫn.

Nếu tôi buộc bạn vào đây và cho nó quay,

bạn sẽ suy nghĩ về
các loại lực bạn sẽ trải nghiệm.

Một trong những yếu tố của công cụ như này

là khả năng dùng nó trong chuẩn đoán bệnh.

Vì vậy, tôi sẽ làm một bản
thử nghiệm nhanh ở đây,

Bây giờ là tôi chuẩn bị
châm vào đầu ngón tay.

và một giọt máu nhỏ sẽ chảy ra.

Nếu bạn không thích máu,
bạn không cần phải nhìn đâu.

Đây là lưỡi dao y tế nhỏ.

Những lưỡi dao này
có sẵn ở mọi nơi,

hoàn toàn thụ động.

Và nếu tôi đã ăn sáng ngày hôm nay ...

nó sẽ không đau chút nào.

Được rồi, tôi lấy một ống dẫn
với một giọt máu

bây giờ giọt máu này
chứa đựng câu trả lời,

đó là lý do tôi hứng thú với nó.

Nó có thể cho tôi biết
tôi có bị sốt rét ngay bây giờ hay không.

Tôi lấy ống dẫn nhỏ,

và nó bắt đầu đi vào.

Tôi sẽ lấy thêm một ít máu.

Và hiện tại chừng này là đủ rồi.

Bây giờ, tôi chỉ cần bịt kín mạch máu này
bằng cách đặt nó trong đất sét.

Và bây giờ nó là mẫu được niêm phong.

Chúng ta sẽ lấy mẫu đó,

gắn nó vào Paperfuge.

Lấy một miếng băng nhỏ tạo một khoang kín.

Vì vậy, bây giờ mẫu này
hoàn toàn được đóng kín.

Và chúng ta đã sẵn sàng cho nó quay.

Tôi đang đẩy và kéo với vật thể này.

Tôi đang tải cái này lên...

Và bạn thấy vật thể này bắt đầu quay.

Không giống như máy ly tâm thông thường,

đây là máy ly tâm quay ngược.

Nó di chuyển lên và xuống,
lên và xuống ...

Và bây giờ tôi sạc nó lên,

và bạn thấy nó hình
thành momen lực.

Và bây giờ, tôi không biết
bạn có thể nghe thấy không,

30 giây làm việc này,

và tôi có thể phân tách tất cả
các tế bào máu khỏi huyết tương.

Và tỷ lệ của những tế bào máu này
so với huyết tương,

(Vỗ tay)

Nếu bạn nhìn vào chỗ này,

nếu bạn tập trung vào nó,

bạn có thể nhìn thấy
thể tích được tách rời

của máu và huyết tương.

Và tỷ lệ đó cho tôi biết rằng
tôi có bị thiếu máu không.

Một trong những khía cạnh của điều này là,
chúng tôi làm ra nhiều loại Paperfuges.

Loại này cho phép chúng tôi
xác định ký sinh trùng sốt rét

bằng cách chạy chúng lâu hơn một chút,

và chúng tôi có thể xác định
ký sinh trùng sốt rét ở trong máu

giống như khi chúng tôi sử dụng
một máy li tâm để tách và phát hiện.

Một phiên bản khác
cho phép tôi tách axit nucleic

để có thể làm bài kiểm tra axit nucleic
ở bên ngoài.

Đây là một phiên bản cho phép
tôi phân tách ra các mẫu rời,

và sau đó, cuối cùng,

một điều mới mà
chúng tôi đang tiến hành

để có thể thực hiện toàn bộ thí nghiệm đa
phức hợp trên một đối tượng thế này.

Vì vậy, nơi bạn chuẩn bị mẫu
và hóa chất trong cùng một đối tượng.

Bây giờ...

tất cả đều tốt,

nhưng khi bạn bắt đầu nghĩ về chúng,

bạn phải chia sẻ công cụ
này với người khác.

Một điều chúng tôi đã làm là --
chúng tôi vừa trở về từ Madagascar;

đây là cách thử nghiệm
lâm sàng bệnh sốt rét diễn ra --

(cười)

Bạn có thể làm thí nghiệm
khi đang uống cà phê.

Nhưng quan trọng nhất là,

Có một ngôi làng mà phải đi
sáu tiếng đồng hồ mới tới đường cái.

Chúng tôi đang ở cùng phòng với một trong
những thành viên lớn tuổi nhất của làng

và một nhân viên chăm sóc y tế.

Nó thực sự là điều khiến tôi
thích thú nhất ở công việc này --

nụ cười đó,

để chia sẻ những dụng cụ đơn giản mà
hữu dụng với mọi người trên thế giới.

Bây giờ, tôi quên nói với bạn điều này,

tất cả chi phí phải trả là 20 cent.

OK, trong thời gian ít ỏi còn lại

Tôi sẽ nói cho bạn về thứ gần đây nhất

(cười)

phát minh ở phòng
thí nghiệm chúng tôi.

Nó được gọi là Abuzz --

ý tưởng là bạn có thể giúp chúng tôi
chống lại tất cả các loại muỗi;

bạn có thể giúp chúng tôi
tìm ra kẻ thù chung.

Chúng là kẻ thù vì chúng gây ra sốt rét,
Zika, chikungunya, sốt xuất huyết.

Nhưng thách thức là chúng ta thực sự
không biết kẻ thù của chúng ta ở đâu.

Vẫn còn thiếu bản đồ thế giới
về những nơi muỗi trú ngụ.

Vì vậy chúng tôi
đã nghĩ về điều này.

Có 3,500 loại muỗi,

Và tất cả đều tương tự nhau.

Một vài loại giống hệt nhau

thậm chí nhà côn trùng học cũng không
thể xác định dưới kính hiển vi.

Nhưng chúng cũng có điểm yếu.

Những con muỗi tán tỉnh nhau như thế này.

Đó là một con đực
theo đuổi một con cái

Chúng đang nói chuyện với nhau
với tần số của chúng.

(Âm thanh vo vo)

Và do vậy, chúng có ký hiệu với nhau.

Chúng tôi nhận ra rằng sử dụng
điện thoại thông thường,

chiếc điện thoại gập giá 5-10 đô

Có bao nhiêu người nhớ cái này là gì?

(cười)

Chúng tôi có thể thu âm những
âm thanh đặc trưng từ muỗi.

Tôi sẽ cho bạn biết chính xác cách làm.

Tôi bắt vài con muỗi bên ngoài.

Không giống Bill (Gates), tôi sẽ
không thả chúng.

(cười)

Nhưng tôi sẽ nói cho bạn
cách để ghi âm từ chúng.

tất cả các bạn làm là vỗ nhẹ
và chúng bay.

Bạn có thể làm thử trước,

Tôi có thể thực sự nghe thấy chúng,

Và dùng điện thoại của bạn,
trong đó có micro,

thực sự là mic đã rất tốt rồi

trên cả điện thoại thường,

bạn có thể lấy đặc trưng gần trường này.

Và bởi vì tôi không còn thời gian nữa,

tôi sẽ chỉ bật bản thu âm
mà tôi đã thu một ngày trước đây.

(muỗi kêu)

Đây là tất cả âm thanh quyến rũ
mà bạn đã từng nghe

mà mọi người đều yêu.

Một trong những ứng dụng của nó

là chỉ với điện thoại di động thông thường

chúng ta có thể lập bản đồ các loài muỗi

Sử dụng một chiếc điện thoại gập,

chúng tôi lập bản đồ một trong những
dữ liệu âm thanh lớn nhất

với 25 đến 20 loài muỗi
mang mầm bệnh của con người.

Nhờ đó và nhờ cải tiến máy móc,

Bất cứ ai tải lên dữ liệu này,

Chúng ta có thể xác định
và biết xác suất

của loại muỗi mà bạn đang tìm hiểu.

Chúng tôi gọi đây là Abuzz,
và nếu có ai muốn đăng ký,

chỉ cần vào trang web.

Tôi sẽ kết thúc bằng những điều

rất quan trọng từ sâu trong trái tim tôi.

Một trong những thách thức ngày nay là
chúng ta có những vấn đề tồi tệ.

Một tỷ người hoàn toàn
không được chăm sóc sức khoẻ,

Biến đổi khí hậu, mất đa dạng sinh học,

và nhiều nhiều nữa.

Và chúng tôi hy vọng rằng khoa học
sẽ đưa ra câu trả lời.

Nhưng trước khi bạn rời
trường quay hôm nay,

tôi muốn bạn hứa một điều.

Chúng ta sẽ làm cho khoa học
có thể tiếp cận được

không chỉ đối với những người
có đủ khả năng,

mà còn với một tỷ người khác không thể.

Hãy khiến khoa học và tri thức
trở thành quyền của con người.

Khoảnh khắc mà bạn
truyền cảm hứng khám phá

đến một đứa trẻ khác,

bạn đang giúp chúng trở thành
những người trong tương lai

thực sự giải quyết các vấn đề này.

Xin cảm ơn.