這種有五千年歷史的玩具，將在發展中國家掀起一場衛生革命

2013年，印度裔發明家馬努·普拉卡什（Manu Prakash）造訪烏干達的一家診所，注意到用來擋門的一台小型金屬儀器竟然是離心機。

離心機能使試管高速旋轉，促使液體中的顆粒物沉降至底部。從細胞、病毒到DNA，很多東西都是這樣分離出來的。

離心機是現代科學的重要支柱，尤其在醫院和實驗室里不可或缺。

由於離心機運行需要插電，在發展中國家，許多診所即便買得起也用不起。不難理解為何烏干達的那家診所會使用離心機來擋門。

實際上，由於無法使用離心機，診所里的很多簡單診斷測試無法完成。

「診所里真正能做的檢測項目只有兩成，」普拉卡什回憶說，「另外八成都需要離心機。很明顯，我們需要一種不用電的離心機。」

如今，普拉卡什已經發明出了不用電的離心機。它參照的是一種古老的兒童玩具，基本材料只有紙、線和膠帶，轉速卻高達125,000轉/分鐘。

對諸如從血液樣本中分離細胞或瘧疾寄生蟲的操作而言，這一轉速就已足夠，甚至比一些台式離心機還快。

而且，普拉卡什發明的這個設備完全可手動運行，其重量不足2克，成本也僅20美分。他將這個不需要電的離心機稱為「離心紙」（paperfuge）。

「這類創新有望催生成本適中、快速、有力的診斷，即使是世界上資源最貧乏的社區，也可以由當地的醫護人員使用，」勒梅森基金會（Lemelson Foundation）執行理事卡羅爾·達爾（Carol Dahl）說。

發明契機：那些帶到實驗室的玩具

普拉卡什在印度長大，現在是一名生物物理學家，就職於斯坦福大學。對他來說，這類發明創造幾乎是家常便飯。

去年，造就報道過他發明的Foldscope——用一張紙摺疊而成的口袋顯微鏡（傳送門| ）。他還開發了一種皮膚貼片，以超聲波形式檢測寄生蟲，但成本不到10美元。

他搗鼓的東西還包括，從蚊蟲叮咬中提取瘧疾寄生蟲的工具、靠水滴運行的計算機。

因為這些創新，他在上一個年度獲得專為傑出創新人士設立的「麥克阿瑟天才獎」，其獎金高達62.5萬美元。

在決定開發低成本的離心機之後，普拉卡什團隊的薩阿德·巴姆拉（Saad Bhamla）等人就開始苦思如何找到簡易旋轉裝置。

他們立即想到了溜溜球——實驗室有人曾是馬戲團演員，十分擅長於此。

但小組很快發現，溜溜球的每分鐘轉速最多4000，分離一般的實驗室樣品時，耗時未免太長。

他們還嘗試了打蛋器、蔬菜甩干機等，但都涉及到轉速不夠的問題。

「於是，我讓大家多帶些玩具到實驗室，」普拉卡什說。其中一人就帶了個「轉紐扣」玩具，這種簡易的旋轉玩具迄今已有五千年的歷史。

用線將小型碟片（可以是紐扣、骨頭或是敲扁的鉛制彈丸等）穿起來，然後捏住線的兩頭，甩動碟片，使兩股線擰成麻花。

最後一拉，線就會向反方向展開，帶動圓盤飛轉。

普拉卡什的團隊拍攝了旋轉過程，並驚奇地發現，其轉速可高達每分鐘10,000轉。

「我們意識到，這種玩具雖不起眼，但其運作原理卻不為人知。我們花了六個月的時間做計算，就為弄清它究竟能轉多快。」

團隊嘗試了各種圓盤尺寸、小孔位置、線材以及拉線速度，最終觸及了每分鐘125,000轉。

這是「有史以來，手動設備錄得的最快轉速。」他們已經向吉尼斯世界紀錄遞交申請。

但任何人都可以按照這個規格，做出一個高速轉動的旋轉玩具。成就它的是物理原理，不是特殊材料。

在他們製成的離心紙上，碟片不過是防水的硬紙，材質類似紙幣。線也只是釣魚線，兩邊綁兩個木柄，以便纏繞。

每個離心紙裝置有兩個碟片，通過尼龍搭扣粘在一起，中間夾兩根密封的吸管。

具體操作很簡單：把需要進行醫學檢驗的液體注入吸管，然後將兩個碟片扣上，繞幾圈，最後往兩邊一拉，離心過程就開始了。

這樣旋轉不到兩分鐘，血清和血細胞就能相互分離——這是許多診斷測試的重要步驟。旋轉15分鐘，它就能從一滴血中分離出瘧疾寄生蟲。

雖然原理簡單，但成品還是配備了多個封條、塞子等，以保障安全，免得血液或其他液體濺到使用者。

「我們已經做了一千個這樣的裝置，給醫護人員分發了一百個，並展開了大規模的測試，」普拉卡什說。「我們還試過扔街上，看樣品會不會漏。

「它如此簡單卻又巧妙，」加州理工州立大學研製低成本診斷工具的安德烈斯·馬丁內斯（Andres Martinez）說， 「除了潛在運用，我認為，離心紙還將促人思考，如何利用其他的簡單技術改善發展中國家的生活。」

現在，團隊正在測試其他材料。如果將紙張換成某些塑料，他們就可以通過3D印表機，批量製造數以百萬計的離心紙。

他們還可以列印出帶有更複雜儲液管的離心紙，以進行更加精密的化學反應。

或者，也可以將碟片的材質改為透明塑料，使它變成顯微鏡載片，離心完後即可查看。

他們還將離心紙帶到了馬達加斯加的農村，觀察實地使用情況。「剛開始解釋時，人們半信半疑，但你一旦拿出來示範，人們立馬就明白了。」

翻譯：雁行

來源：The Atlantic