紙を折るだけ―50セントでできる「折り紙顕微鏡」(9:21)

マヌ・プラカシュ(Manu Prakash)
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対訳テキスト
講演内容の日本語対訳テキストです。
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1800年のことです 好奇心をそそる発明が生まれ 人々の話題になります。「顕微鏡」です。顕微鏡によって 肉眼では見えない 微生物の姿が 見られるように なりました。これは 医学上の発見にも つながりました。こうした微生物の多くが 人々にひどい病をもたらす― 原因だと 分かったのです。この発見に 社会がどう反応したか 想像してみてください。英国夫人がティーカップで 口にしていたのは とんでもないモンスター入りの スープだったのです。これは ここから遠くない ロンドンでのことです。

それから 200年後、まだ このモンスタースープはあり、熱帯の開発途上国を 席巻しています。マラリアだけを見ても、毎年何百万もの人が命を失い、十億という人が検査を必要としています。マラリア感染には さまざまな種類があるからです。

実は こうしたモンスターの 正体を調べるのは とても簡単なことです。まず染色をします アクリジン・オレンジ染色や蛍光染色、ギムザ染色などを使います。そして顕微鏡で のぞいて見ます。そうすれば 何か分かります。では なぜケニヤのアレックスや バングラデシュのファティマ、ムンバイのナヴジュート、ウガンダのジュリーとマリーは 何ヶ月も待たなければ 病気の原因を 診断してもらえないんでしょう? それは主に 現在の診断法は そこまで行き渡らせることが できないからです。思い出してください 十億人です。

問題は 顕微鏡にあります。近代科学の 頂点でありながら、研究用顕微鏡は 現場向けに設計されたのでも 病気の診断用に 設計されたのでもありません。ですから 顕微鏡というのは 重くて嵩張り、手入れも大変で 値段もとても高くなっています。こちらは 40年代に撮られた マハトマ・ガンディーです。私たちが現在使用しているのと 全く同じ顕微鏡を使って 結核の検査を しているところで、インドのセバグラムの 僧院でのことです。

私の教え子の ジムとジェームズは インドやタイに 足を運んでから、この問題について 深く考えるようになりました。そこには寄付された 様々な機材がありましたが、顕微鏡レンズにはカビが生えていました。使える顕微鏡があっても、スイッチの入れ方さえ知らない 有様だったのです。この研究や訪問から 生まれたのが「折り紙顕微鏡(Foldscope)」というアイデアです。

折り紙顕微鏡とは 何でしょう? 折り紙顕微鏡は とても実用的な顕微鏡で、蛍光、明視野、偏光、投影顕微鏡など、検査で必要になる 顕微鏡を 紙を折るだけで作れるようにしようというものです。そんなこと可能なのかとお思いでしょうか? では 実際にご覧いただきましょう。通して見ていただきます。はじめは1枚の 紙になっています。ここには 実用性を備えた、明視野の蛍光顕微鏡に 必要な部品がそろっています。3つの部分から なっています。光学的部分 照明部分 それから 機械的部分です。一番下には マイクロ光学レンズが 紙自体に 埋め込まれています。どうするかというと まず手に取り、おもちゃで 遊ぶような感じで――実際そうですからね――切り抜いて 離します。

この紙には何の言葉も 説明も書かれていません。色で印が つけられていますので それに従って折り進めれば 顕微鏡を作ることができます。完成すると こんな感じになります。標準的な顕微鏡にある すべての機能を備えています。XYステージもそうです。試料のスライドを 載せるところで――ちょうどここです――ここは変えたく なかったんです。というのも これが標準として 長年 使われてきていて、医療関係者の多くは これに慣れているからです。こちらは 変えましたが 標準的な染色法は そのまま、様々な病気診断に 使うのです。これを 差し込みます XYステージも ありますし、焦点を合わせることもできます。たわんだ構造が紙に組み込まれており、これによって レンズを動かし ミクロン単位で 焦点を調整できるのです。

この顕微鏡の 面白いところは― これをすると 学生は嫌うんですがやってしまいます― 面白いのは 頑丈さです。スイッチを入れたまま 床に落として 思いっきり 踏みつけても 大丈夫です。これは、紙のような 柔軟性が非常に高い素材でできていますから。

もう一つ面白いことがあります。これが診断機材として実際に 送られているものですが、この封筒には 様々な構成の折り紙顕微鏡 30種類が入っています。1つのファイルに すべて入っています。適当に 1つ選びましょう。こちらはマラリア診断専用です。マラリア診断用の 特殊な蛍光フィルターが 埋め込まれているんです。ここから 特定の病気専用の 顕微鏡を作るというアイデアが生まれたんです。

ここまで こうしたもので 何が見えるのか まだ ご覧いただいていませんね。ですから、照明を少し落としていただけば この折り紙顕微鏡には 投影機能もあることが分かります。この2つの 顕微鏡で 後ろの壁に 映してみます。投影すると ご覧のとおり、顕微鏡をのぞいたままが 映し出されます。ご覧いただいているのは― (拍手) こちらは 複眼の断面です。ズームしてみますと そこには― Z軸で調整します 複眼のレンズが どう組み合わされているか 断面の模様から 見て取れますね。もう一つの例です お気に入りの虫です。これを嫌うのが大好きなんですが 蚊です。家蚊(イエカ)の触角が見えます。ここです。ご説明した簡単なもので ここまで できるんです。

妻も この顕微鏡の 実地テストを してくれていて、私がポケットに入れっぱなしにした 顕微鏡を 服と一緒に 洗濯機にかけてくれました。それで水にも耐えられることが わかりました(笑) 蛍光水に入れてみます。見えるかどうか 分かりませんが 投影顕微鏡の 仕組みが分かります。光線が投影され 屈折していますね。

照明を 戻してください。

時間も 押していますので 駆け足でご紹介します。生産コストの点で 一番大きなポイントは ロール・ツー・ロール方式で 作るということでした。その結果 この顕微鏡を 50セントで作れました(拍手)。これによって 顕微鏡検査に 新しいパラダイムを もたらすことができます。「使い捨て式 顕微鏡検査」です。簡単に この顕微鏡が どんな構造に なっているのか ご紹介します。まず1枚の紙です。私たちは こんな風に 考えていたんです。A4サイズの紙で 3つの部分が ありますね。そして光学部品――右上の はめ込み部分ですが、このレンズをどうやって 非常に高い生産性で 紙に埋め込むかを 考えないといけませんでした。それで自己組織化過程と 表面張力を使い、紙にアクロマート・レンズを埋め込むことにしました。そこにレンズがあり、こちらに光源があります。そして 最後には 折り紙の原理によって 全ての部品がきれいに並びます。折り紙をすることで ミクロン単位の 正確さで光学調整が できるのです。シンプルなおもちゃに 見えるかもしれませんが、その背後にある 工業技術は 本当に 精巧なものです。

もう一つ 私たちがするのは――この顕微鏡が 頑丈というのを 示すために よくすることですが―― 3階から下に顕微鏡を落とすことです。ご覧のとおり 無事でしたね。

ですから 私たちが次に目指しているのは、実地試験を 仕上げることです。この夏の終わりから 始めるつもりですが、顕微鏡を千個単位で 量産します。これほどまでに たくさんの顕微鏡を 一つの場所で 使って実地試験をするのは 初めてのことになります。マラリアやシャーガス病、ランブル鞭毛虫症の患者さんに自らデータを送ってもらっています。

最後に この写真を お見せしたいと思います。私自身 思いも よらなかったことですが、実践的な科学教育と世界的な健康問題はつながっています。私たちは 子どもたちに 何を残せるでしょう? 子どもたちは 明日のため モンスタースープと 戦っていかなければ いけないのです。子どもたちには 顕微鏡を印刷して ポケットに入れ 持ち歩いてほしい。そう願っています。

ありがとうございました。

(拍手)

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このプレゼンテーションについて

紙の切り抜き人形を作ったり、折り鶴を折ったりしたことはあると思いますが、TEDフェローのマヌ・プラカシュが研究室の学生と作ったのは、なんと紙を折って簡単に組み立てられる顕微鏡です。この溌剌としたデモが示しているのは、この発明が開発途上国の保健医療をいかに抜本的に改革しうるかということ、さらには、たいていのものは楽しい科学実験に変えられるということです。

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