Le Paperfuge de Stanford a transformé un jouet à bouton et ficelle en une centrifugeuse à 20 cents

En 2013, le bioingénieur de Stanford Manu Prakash a visité des cliniques isolées en Ouganda et a vu une centrifugeuse servir de cale-porte à Tororo ; les équipements en panne étaient courants. Les centrifugeuses séparent le plasma du sang, une étape du diagnostic du paludisme et du VIH, mais elles nécessitent de l'électricité et coûtent des milliers de dollars. Des tentatives antérieures à commande manuelle, un batteur à œufs à Harvard en 2008 et une essoreuse à salade à Rice en 2011, n'ont atteint que 1 200 et 600 tr/min.

L'équipe de Prakash voulait un saut bien plus important et s'est tournée vers les jouets. Les toupies ne tournaient pas assez longtemps, et les yoyos demandaient trop d'habileté. Au début de 2016, le postdoctorant Saad Bhamla a enfilé un bouton sur un fil, un moulinet de son enfance en Inde, et une caméra à haute vitesse l'a montré tournant à 10 000 à 15 000 tr/min.

L'équipe a ensuite modélisé le jouet et découvert que la surtorsion de la ficelle stocke de l'énergie et accélère le disque. Ils ont ajusté la longueur de la ficelle et la taille du disque et ont opté pour du papier synthétique imperméable, le matériau utilisé dans le Foldscope. Le résultat, publié dans Nature Biomedical Engineering, atteint jusqu'à 125 000 tr/min.

Traiter un ancien jouet rotatif comme un problème de physique : modéliser le moulinet, puis l'optimiser pour en faire un instrument de laboratoire.

Le mouvement du moulinet tourne dans un sens, s'arrête et s'inverse, et l'article indique que cela donne le même résultat de séparation du plasma qu'une accélération et une décélération de laboratoire.

La surtorsion de la ficelle stocke de l'énergie supplémentaire, ce qui permet au disque d'atteindre des vitesses bien plus élevées.

La modélisation de tout l'espace de conception du jouet a permis à l'équipe de l'optimiser plutôt que de simplement le copier.

Le papier synthétique était imperméable, résistant et déjà disponible grâce aux travaux sur le Foldscope.

Lorsqu'un appareil de laboratoire est trop coûteux ou trop fragile pour le terrain, cherchez un jouet bon marché qui produit déjà la même physique et optimisez-le.

WIRED a rapporté en janvier 2017 que le Paperfuge sépare le plasma du sang en 90 secondes, contre jusqu'à deux minutes pour une centrifugeuse StatSpin MP qui culmine à 15 800 tr/min. Il pèse environ 2 grammes et coûte moins de 25 cents en matériaux. Prakash et Bhamla l'ont ensuite testé à Madagascar avec des agents de santé locaux. Une technicienne du paludisme sur place a déclaré qu'elle attendait un tel outil depuis des années, car déplacer des centrifugeuses vers les villages avait nécessité des Jeeps et des générateurs.