 2013年，印度裔发明家马努·普拉卡什（Manu Prakash）造访乌干达的一家诊所，注意到用来挡门的一台小型金属仪器竟然是离心机。 离心机能使试管高速旋转，促使液体中的颗粒物沉降至底部。从细胞、病毒到DNA，很多东西都是这样分离出来的。 离心机是现代科学的重要支柱，尤其在医院和实验室里不可或缺。 由于离心机运行需要插电，在发展中国家，许多诊所即便买得起也用不起。不难理解为何乌干达的那家诊所会使用离心机来挡门。 实际上，由于无法使用离心机，诊所里的很多简单诊断测试无法完成。 “诊所里真正能做的检测项目只有两成，”普拉卡什回忆说，“另外八成都需要离心机。很明显，我们需要一种不用电的离心机。” 如今，普拉卡什已经发明出了不用电的离心机。它参照的是一种古老的儿童玩具，基本材料只有纸、线和胶带，转速却高达125,000转/分钟。 对诸如从血液样本中分离细胞或疟疾寄生虫的操作而言，这一转速就已足够，甚至比一些台式离心机还快。 而且，普拉卡什发明的这个设备完全可手动运行，其重量不足2克，成本也仅20美分。他将这个不需要电的离心机称为“离心纸”（paperfuge）。 “这类创新有望催生成本适中、快速、有力的诊断，即使是世界上资源最贫乏的社区，也可以由当地的医护人员使用，”勒梅森基金会（Lemelson Foundation）执行理事卡罗尔·达尔（Carol Dahl）说。 发明契机：那些带到实验室的玩具 普拉卡什在印度长大，现在是一名生物物理学家，就职于斯坦福大学。对他来说，这类发明创造几乎是家常便饭。 去年，造就报道过他发明的Foldscope——用一张纸折叠而成的口袋显微镜（传送门 | 镜中世界：马努·普拉卡什的纸片显微镜能否变革全球医疗？）。他还开发了一种皮肤贴片，以超声波形式检测寄生虫，但成本不到10美元。 他捣鼓的东西还包括，从蚊虫叮咬中提取疟疾寄生虫的工具、靠水滴运行的计算机。 因为这些创新，他在上一个年度获得专为杰出创新人士设立的“麦克阿瑟天才奖”，其奖金高达62.5万美元。 在决定开发低成本的离心机之后，普拉卡什团队的萨阿德·巴姆拉（Saad Bhamla）等人就开始苦思如何找到简易旋转装置。 他们立即想到了溜溜球——实验室有人曾是马戏团演员，十分擅长于此。 但小组很快发现，溜溜球的每分钟转速最多4000，分离一般的实验室样品时，耗时未免太长。 他们还尝试了打蛋器、蔬菜甩干机等，但都涉及到转速不够的问题。 “于是，我让大家多带些玩具到实验室，”普拉卡什说。其中一人就带了个“转纽扣”玩具，这种简易的旋转玩具迄今已有五千年的历史。 用线将小型盘片（可以是纽扣、骨头或是敲扁的铅制弹丸等）穿起来，然后捏住线的两头，甩动盘片，使两股线拧成麻花。 最后一拉，线就会向反方向展开，带动圆盘飞转。 普拉卡什的团队拍摄了旋转过程，并惊奇地发现，其转速可高达每分钟10,000转。 “我们意识到，这种玩具虽不起眼，但其运作原理却不为人知。我们花了六个月的时间做计算，就为弄清它究竟能转多快。” 团队尝试了各种圆盘尺寸、小孔位置、线材以及拉线速度，最终触及了每分钟125,000转。 这是“有史以来，手动设备录得的最快转速。”他们已经向吉尼斯世界纪录递交申请。 但任何人都可以按照这个规格，做出一个高速转动的旋转玩具。成就它的是物理原理，不是特殊材料。 在他们制成的离心纸上，盘片不过是防水的硬纸，材质类似纸币。线也只是钓鱼线，两边绑两个木柄，以便缠绕。 每个离心纸装置有两个盘片，通过尼龙搭扣粘在一起，中间夹两根密封的吸管。 具体操作很简单：把需要进行医学检验的液体注入吸管，然后将两个盘片扣上，绕几圈，最后往两边一拉，离心过程就开始了。 这样旋转不到两分钟，血清和血细胞就能相互分离——这是许多诊断测试的重要步骤。旋转15分钟，它就能从一滴血中分离出疟疾寄生虫。 虽然原理简单，但成品还是配备了多个封条、塞子等，以保障安全，免得血液或其他液体溅到使用者。 “我们已经做了一千个这样的装置，给医护人员分发了一百个，并展开了大规模的测试，”普拉卡什说。“我们还试过扔街上，看样品会不会漏。 “它如此简单却又巧妙，”加州理工州立大学研制低成本诊断工具的安德烈斯·马丁内斯（Andres Martinez）说， “除了潜在运用，我认为，离心纸还将促人思考，如何利用其他的简单技术改善发展中国家的生活。” 现在，团队正在测试其他材料。如果将纸张换成某些塑料，他们就可以通过3D打印机，批量制造数以百万计的离心纸。 他们还可以打印出带有更复杂储液管的离心纸，以进行更加精密的化学反应。 或者，也可以将盘片的材质改为透明塑料，使它变成显微镜载片，离心完后即可查看。 他们还将离心纸带到了马达加斯加的农村，观察实地使用情况。“刚开始解释时，人们半信半疑，但你一旦拿出来示范，人们立马就明白了。” 翻译：雁行 来源：The Atlantic |
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