میکروسکوپی ۵۰ سِنتی که با تا شدن ساخته می‌شود
متن سخنرانی :
سال ۱۸۰۰ میلادی را تصور کنید. درباره‌ی تکنولوژی عجیب کوچکی صحبت می‌شود. نام آن میکروسکوپ است. و به شما اجازه می‌دهد تا موجودات زنده‌ی کوچکی را که با چشم غیر مسلح نمی‌توان دید، ببینید. به زودی اکتشافاتی در علم پزشکی معرفی شدند که می‌گفتند که تعداد زیادی از این موجودات زنده علت بیماری‌های سخت انسانند. تصور کنید وقتی جامعه فهمید که یک مادر انگلیسی در قوری چایش سوپی از هیولاها دارد، چه اتفاقی افتاد، (تصویر از هِث ویلیام، در قرن هجدهم،درباره‌ی آلودگی رودخانه‌ی تایمز، و راه‌اندازی سیستم فاضلاب لندن به خاطر اعتراضات) این مربوط به جای دوری نیست. این داستان مربوط به لندن است.بیایید ۲۰۰ سال تا زمان حال جلو برویم. ما همچنان این سوپ هیولا را در کنار خودمان داریم، و آن‌ها در کشورهای در حال توسعه‌ی مناطق استوایی بیداد می‌کنند. بیماری مالاریا به تنهایی، سالانه جان یک میلیون نفر را می‌گیرد، و بیش از یک میلیارد نفر نیاز به آزمایش دارند چون در خطر دچار شدن به انواع بیماری‌های مالاریا هستند.
امروزه تمییز دادن این هیولاها کار خیلی راحتی شده است. شما یک رنگ‌دهنده، مثل "آکریدین اُرَنج" (ماده‌ی فلوئورسنتی کهبرای رنگی کردن باکتری‌ها برای دیده شدن در زیر میکروسکوپ استفاده می‌شود) یا یک رنگ‌دهنده‌ی فلوئورسنت یا جیمسا (رنگ‌دهنده‌ی مخصوص مالاریا)، و یک میکروسکوپ فراهم کنید، و با این وسایل می‌توانید آن‌ها را ببینید. تمامی آن‌ها متمایز هستند. پس چرا "آلِکس" از کنیا، "فاطیما" از بنگلادش، "نَوجوت" از بَمبَئی، و "جولی" و "مَری" از اوگاندا چندین ماه منتظر شدند تا دلیل بیماری آن‌ها تشخیص داده شود؟ تشخیص بیماری در اولویت است زیرا تجهیزات تشخیص بیماری خیلی نادر هستند. و تعداد افرادی را که به آزمایش نیاز دارند نیز به یاد بیاورید: یک میلیارد نفر.
جواب در خود میکروسکوپ قرار دارد. اگرچه افتخار دانش معاصر، یعنی میکروسکوپ‌های تحقیقاتی برای آزمایش‌های میدانی طراحی نشده‌اند. البته از همان اول هم آن‌ها را جهت تشخیص بیماری نساختند. آن‌ها سنگین هستند، حجیم هستند، به سختی تعمیر می‌شوند، و بسیار گران‌قیمتند. این تصویر از "ماهاتما گاندی" (رهبر فقید هند) در دهه‌ی ۱۹۴۰ میلادی است که از همان ساختار میکروسکوپی استفاده می‌کند که ما امروزه برای تشخیص بیماری سِل در معبد او در شهر "سِواگرام" در هند استفاده می‌کنیم.
دو نفر از دانش‌آموزانم، "جیم" و "جِیمز"، سراسر هند و تایلند را گشتند، و خیلی در مورد این مشکل فکر کردند. ما درباره‌ی انواع تجهیزات موجود می‌دانیم. ما رشد انگل‌ها را به وسیله‌ی میکروسکوپ دیده‌ایم. و کسانی را دیدیم که یک میکروسکوپ واقعی داشتند اما نمی‌دانستند چطور روشنش کنند. نتیجه‌ی تلاش‌های ما و آن سفر ایده‌ای بود که به آن "میکروسکوپ تاشو" (فولدسکوپ) می‌گفتیم.
اما "میکروسکوپ تاشو" چیست؟ یک میکروسکوپ تاشو یک میکروسکوپ واقعی کامل است، محیطی برای بزرگ‌بینی فلوئورسنتی، نوری، قطبی، پروژکتوری، و تمامی قابلیت‌های یک میکروسکوپ پیشرفته که تنها با تا کردن کاغذ ساخته می‌شود. حتماً با خودتان فکر می‌کنید، چطور چنین چیزی ممکن است؟ من چند نمونه را در این‌جا به شما نشان خواهم داد، و بعضی از آن‌ها را روشن خواهم کرد. ساختن آن با یک تکه کاغذ شروع می‌شود. چیزی که در این‌جا می‌بینید تمامی اجزاء لازم برای ساختن یک میکروسکوپ نوری و فلوئورسنتی کاربردی است. این میکروسکوپ سه بخش دارد: بخش عدسی‌ها، بخش روشن‌سازی و بخش نگهداری قاب. و میکروعدسی‌هایی در پایین این میکروسکوپ قرار دارند که در داخل خود کاغذ تعبیه شده‌اند. کاری که باید انجام دهید این است که، این قسمت را در بیاورید، و دقیقاً مثل بازی کردن با یک اسباب‌بازی، که واقعاً هم یک اسباب‌بازی است، من این قسمت را می‌بُرَم، و آن را می‌شکنم.
این برگه هیچ‌گونه دستورالعمل و نوشته‌ای به هیچ زبانی ندارد. بلکه نشانه‌ای وجود دارد، یک نشانه‌ی رنگی که در داخل برگه تعبیه شده است، و به شما می‌گوید که دقیقاً چطور باید آن میکروسکوپ منحصر به فرد را تا کنید. وقتی که کارتان تمام شد، این وسیله به چنین شکلی در می‌آید، و تمامی قابلیت‌های یک میکروسکوپ استاندارد را خواهد داشت، این وسیله قابلیت حرکت دو بعدی بر روی نمونه را دارد، و قسمتی که نمونه می‌تواند از آن‌جا وارد شود، مثلاً همین نمونه را نگاه کنید. ما نمی‌خواستیم شکل نمونه را تغییر دهیم، زیرا این یکی از استانداردهایی است که در طی سال‌ها به این‌جا رسیده است، و تعداد زیادی از کسانی که در زمینه‌ی پزشکی فعالیت می‌کنند به این شکل عادت دارند. بنابراین ساختار اصلی میکروسکوپ تغییر می‌کند، اما اصول استاندارد برای بیماری‌های مختلف مانند قبل باقی می‌مانند. شما این نمونه را داخل میکروسکوپ قرار می‌دهید. این محیط حرکت دو بعدی لنز است، و این قابلیت فوکوس کردن لنز است، که با انحناء دادن به میکروسکوپ انجام می‌شود و این قابلیت در خود برگه تعبیه شده است و به ما اجازه می‌دهد که لنزها را در حد چند میکرون جابه‌جا کنیم یا فوکوس کنیم.
یکی از نکات جالبی که در مورد این پروژه وجود دارد، و دانش‌آموزانم از انجام دادن این کار متنفرند، ولی من به هر حال این کار را انجام می‌دهم، این است که این میکروسکوپ‌ها بسیار مقاوم هستند. من می‌توانم آن را روشن کنم و روی زمین پرتش کنم و محکم با پا لگدش کنم. و آن‌ها هیچ‌گونه آسیبی نمی‌بینند، با این که از جنس بسیار منعطفی مثل کاغذ ساخته شده‌اند.
نکته‌ی جالب دیگری که وجود دارد، این است که این وسیله‌ای است که به عنوان یک وسیله‌ی تشخیص بیماری استانداردمورد استفاده قرار می‌گیرد، اما این‌جا در داخل این پاکت من ۳۰ میکروسکوپ تاشوی مختلف از انواع مختلف دارم. و یکی از آن‌ها را به صورت اتفاقی برمی‌دارم. این یکی، که به طور مخصوص برای بیماری مالاریا طراحی شده است، چون فیلترهایی فلوئورسنتی دارد که به طور مخصوص برای تشخیص مالاریا ساخته شده‌اند. پس ایده‌ی میکروسکوپ‌های تشخیص بیماری به صورت کاملاً تخصصی، به این صورت عمل می‌کند.
تا این قسمت از سخنرانی، شما هنوز چیزی که من از داخل یکی از این میکروسکوپ‌ها می‌بینم، ندیده‌اید. الآن می‌خواهم نشانتان بدهم، لطفاً چراغ‌ها را خاموش کنید، می‌بینید که میکروسکوپ‌های تاشو می‌توانند تصویرشان را روی پرده نیز بیندازند. در این‌جا دو میکروسکوپ دارم که می‌خواهم برای شما نمایش دهم -- آن‌ها را به سمت دیوار می‌گیرم -- و تصویر آن‌ها را روی دیوار می‌اندازم، و به این ترتیب شما همان چیزی را خواهید دید که من می‌بینم. تصویری که شما به آن نگاه می‌کنید -- (تشویق حاضرین) -- مربوط به برشی از یک چشم مرکب یک حشره است، و وقتی زوم آن را بالاتر می‌برم، در این‌جا، در جهت عمودی بر روی تصویر حرکت می‌کنم. شما می‌بینید که لنزهای میکروسکوپ چطور بر روی برش، خود را تنظیم می‌کنند. نمونه‌ی دیگر، یکی از حشرات مورد علاقه‌ام است، که واقعاً از آن متنفرم، یک پشه، و شما دارید به شاخک یک پشه‌ی خانگی نگاه می‌کنید. دقیقاً همین جا. این تصویر تنها از سازه‌ی ساده‌ای که برایتان توضیح دادم به دست آمد.
همسرم با شستن لباس‌هایم در ماشین لباس‌شویی وقتی که فراموش کرده بودم چند تا از میکروسکوپ‌ها داخل لباسم هستند آزمایشی میدانی بر روی آن‌ها انجام داد. در نتیجه‌ی آن معلوم شد که آن‌ها ضدآب هستند -- (خنده‌ی حاضرین) -- در این شیشه محلول آب فلوئورسنت وجود دارد، و مطمئن نیستم بتوانید این را ببینید یا نه، ولی این محلول نشان می‌دهد کهمیکروسکوپ‌های پروژکتوری چطور کار می‌کنند. شما می‌توانید اشعه‌ی نور را در جهتی که تابیده می‌شود و می‌شکند ببینید.
می‌شود چراغ‌ها را دوباره روشن کنید؟
چون زمانم دارد تمام می‌شود، به سرعت برای شما هزینه‌های ساخت آن را شرح می‌دهم، بزرگ‌ترین ایده در این نوآوری منعطف بودن سازه بود، و ما این سازه را از قطعاتی با هزینه‌ی ۵۰ سِنت آمریکا ساختیم. (تشویق حاضرین) و این هزینه به ما اجازه می‌دهد تا درباره‌ی الگوی جدیدی در ساختار میکروسکوپ‌ها بیندیشیم، یعنی میکروسکوپ‌های یک بار مصرف. من به شما تصاویری از اجزائی که در این میکروسکوپ استفاده می‌شود، نشان می‌دهم. این یک قطعه کاغذ است. این کلیپ مربوط به زمانی بود که روی این ایده کار می‌کردیم. این یک قطعه کاغذ A4 است. سه بخش وجود دارند که می‌بینید. و اگر به قسمت‌های داخلی در سمت راست نگاه کنید، یعنی بخش مربوط به لنزها، ما می‌بایست راهی پیدا می‌کردیم که لنزها را در داخل خود کاغذ به بهینه‌ترین حالت ممکن تعبیه کنیم، بنابراین این سیستم از اجزای هوشمند و کشش سطحی استفاده می‌کند تا لنزهای شفافی را در درون خود جای دهد. لنزها در این‌جا قرار می‌گیرند. منابع نوری وجود دارند. و در نهایت تمامی اجزا با اُریگامی (تا کردن کاغذ با الگوهای تعیین شده) به هم متصل می‌شوند، زیرا استفاده از سیستم اُریگامی به ما اجازه می‌دهد در آرایش صحیح لنزها دقتی در حد میکرون داشته باشیم. بنابراین اگرچه این وسیله مثل یک اسباب‌بازی ساده به نظر می‌رسد، جنبه‌های مهندسی که در آن اعمال می‌شود واقعاً پیچیده هستند.
و این یکی دیگر از آزمایش‌هایی است که ما معمولاً نشان می‌دهیم، معمولاً، اگر بخواهیم نشان بدهیم که این میکروسکوپ‌ها مقاوم هستند، به طبقه‌ی سوم یک ساختمان می‌رویم و آن را پایین می‌اندازیم. این کار را انجام دادیم، و این وسیله آسیبی ندید.
مرحله‌ی بعدی برای ما به پایان رساندن آزمایش‌های میدانی است. ما در پایان این تابستان کار خود را شروع خواهیم کرد. ما در موقعیتی هستیم که می‌خواهیم هزاران میکروسکوپ بسازیم. این اولین باری خواهد بود که ما آزمایش‌های میدانی خودمان را با چنین حجمی از میکروسکوپ‌ها در یک مکان انجام می‌دهیم. ما تحقیقات خود را برای جمع‌آوری اطلاعات در مورد مالاریا، "چاگاس" و "ژیاردیا" (دو نوع انگل) از خود بیماران شروع کرده‌ایم.
می‌خواهم این سخنرانی را با دادان تصوری به شما به پایان برسانم. من چنین چیزی را از قبل پیش‌بینی نکرده بودم، اما ارتباط جالبی بین آموزش علمی-کاربردی و سلامت جهانی وجود دارد. ابزارهایی که ما برای کودکانمان فراهم می‌کنیم تا در آینده به جنگ این هیولا بروند چیستند؟ من می‌خواهم آن‌ها بتوانند یک میکروسکوپ تاشو پرینت کنند و آن را همه جا در جیب‌هایشان با خود داشته باشند.
متشکرم.
(تشویق حاضرین)
