2013年,斯坦福大学生物工程师Manu Prakash在乌干达的偏远诊所走访时,看到托罗罗有一台离心机被当作门挡使用;设备损坏的情况很常见。离心机用于将血浆与血液分离,这是诊断疟疾和HIV的一个步骤,但需要电力,且成本高达数千美元。早先的手动尝试——2008年哈佛大学的打蛋器和2011年莱斯大学的沙拉脱水器——分别只达到1,200转/分钟和600转/分钟。

Prakash的团队想要实现更大的飞跃,于是转向了玩具。陀螺旋转时间不够长,悠悠球则需要太多技巧。2016年初,博士后Saad Bhamla把一颗纽扣穿在线上,这是他在印度童年时的旋转玩具,高速摄像机显示它以10,000至15,000转/分钟旋转。

随后,团队对该玩具进行了建模,发现绳子的超螺旋会储存能量并加速圆盘。他们调整了绳长和圆盘尺寸,最终选定了防水合成纸,即Foldscope所使用的材料。这项发表在《Nature Biomedical Engineering》上的成果最高可达125,000转/分钟。

把一个古老的旋转玩具当作物理问题来处理:对旋转玩具建模,然后将其优化为实验室仪器。

旋转玩具的运动朝一个方向旋转、停止然后反向,文章称这与实验室的加速和减速旋转在血浆分离上得到相同结果。

绳子的超螺旋储存了额外能量,使圆盘能达到高得多的速度。

对玩具的整个设计空间进行建模,使团队能够优化它,而不仅仅是复制它。

合成纸防水、结实,而且从Foldscope的工作中已经现成可用。

当实验室设备对现场来说过于昂贵或脆弱时,寻找一个已经实现相同物理原理的廉价玩具,并对其进行优化。

WIRED在2017年1月报道称,Paperfuge在90秒内将血浆与血液分离,而StatSpin MP离心机最高转速为15,800转/分钟,需要长达两分钟。它重约2克,材料成本不到25美分。随后,Prakash和Bhamla在马达加斯加与当地卫生工作者一起测试了它。那里的一名疟疾技术人员说,她等这样的工具等了好几年,因为把离心机运到村庄意味着要用吉普车和发电机。

从这里,追溯依据

参考来源

  1. The Paperfuge: A 20-Cent Device That Could Transform Health Care WIRED · wired.com ·