Un Jouet Ancien Inspire Un Outil De Diagnostic Médical À Faible Coût

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Une centrifugeuse peu coûteuse, alimentée à la main et basée sur un jouet ancien, pourrait aider les médecins travaillant dans les pays en développement.

La médecine moderne a souvent l’impression d’être magique: un technicien pique votre peau, aspire une goutte de sang et l’emporte dans une autre pièce. Souvent, cela donne au médecin suffisamment d’informations pour poser un diagnostic et prescrire un traitement. Mais pour les habitants des pays en développement, ce type de diagnostic peut être davantage une science-fiction que la réalité.

La médecine moderne s'appuie fortement sur la technologie, comme les centrifugeuses, qui est coûteuse, volumineuse et nécessite de l'électricité. Dans de nombreux endroits du monde, ce type d'équipement peut être difficile à trouver. Mais dans une nouvelle étude publiée en ligne aujourd'hui (10 janvier) dans la revue Nature Biomedical Engineering, des chercheurs ont décrit une centrifugeuse peu coûteuse, alimentée à la main, basée sur un jouet ancien et pouvant aider les médecins travaillant dans les pays en développement.

La centrifugeuse est le fer de lance des laboratoires médicaux modernes. L'appareil tourne des échantillons à grande vitesse pour séparer les particules ou les cellules en fonction de leur taille et de leur densité, concentrant ainsi des composants spécifiques. La plupart des diagnostics "ressemblent à chercher une aiguille dans une botte de foin", a déclaré Manu Prakash, chercheur principal de la nouvelle étude et professeur assistant en bio-ingénierie à l'Université de Stanford. Selon Prakash, une centrifugeuse range toutes les aiguilles au même endroit, ce qui les rend plus faciles à trouver. [10 technologies qui transformeront votre vie]

Malheureusement, même les centrifugeuses modernes les plus simples sont onéreuses pour les médecins sur le terrain. Prakash, lauréat du prix «génie» MacArthur 2016, est l'un des chefs de file du soi-disant mouvement scientifique frugal, qui vise à concevoir des solutions à faible coût pour des technologies complexes. Prakash est surtout connu pour avoir développé le Foldscope, un microscope à papier ressemblant à un origami qui coûte environ 1,50 USD.

Dans le passé, les chercheurs avaient envisagé de remplacer la centrifugeuse par des articles ménagers courants, tels que des batteurs à œufs et des fileuses à salade, mais ces appareils donnaient des résultats plus médiocres que les tests de diagnostic modernes. Un simple test sanguin utilisant ces outils nécessitait plus de 10 minutes pour séparer les cellules, contre 2 minutes pour les centrifugeuses commerciales. Ainsi, au lieu d'utiliser ces articles, Prakash et ses collègues se sont concentrés sur la fabrication de jouets en rotation.

"Nous avons testé de nombreux jouets, comme le top et le yo-yo", a déclaré à WordsSideKick.com, M. Saad Bhamla, auteur principal de l'étude, chercheur postdoctoral à l'Université de Stanford. "Nous voulions trouver le moyen le plus efficace de convertir l'énergie physique en énergie de rotation."

Les chercheurs ont découvert qu'un jouet connu sous le nom de whirligig avait le plus grand potentiel en tant que centrifugeuse. En modifiant la conception de base, ils ont pu atteindre des vitesses allant jusqu'à 125 000 tours par minute (RPM), les vitesses les plus rapides signalées pour un appareil alimenté à la main, ont indiqué les chercheurs. (Ils ont soumis une demande au Guinness World Records, ont-ils écrit.)

Également connu sous le nom de bouton tournant, de sonnerie ou de disque rotatif, le whirligig est l’un des jouets les plus anciens et peut être trouvé dans le monde entier. C'est un jouet simpliste pour enfant, avec un bouton ou un disque enfilé dans deux ficelles apposées sur des poignées. Un enfant commence par enrouler les ficelles, puis en tirant sur les poignées pour que les fils se déroulent et que le bouton tourne. En tirant et en relâchant les cordes à plusieurs reprises, le bouton tourne plus vite. [La physique cool de 7 jouets classiques]

À l'aide d'un disque en papier et d'un fil de pêche, les chercheurs ont modifié le whirligig en le transformant en une centrifugeuse à commande manuelle coûtant environ 20 cents. Ils ont qualifié leur appareil de "paperfuge" et l'ont testé contre des centrifugeuses modernes pour mesurer le nombre de globules rouges. Pour ce faire, Prakash et son équipe ont inséré une piqûre de sang dans un tube capillaire et l'ont placée dans une paille en plastique scellée montée sur le disque en papier.

"Avec une centrifugeuse conventionnelle, le test sanguin prendra environ 2 minutes et coûtera environ 1 000 dollars", a déclaré Bhamla. "Et en une minute et demie, nous pouvons obtenir exactement le même résultat - à un coût de 0,20 $ sans électricité." Les résultats des chercheurs étaient similaires dans les tests de dépistage des parasites du paludisme.

Pour mieux comprendre le fonctionnement du paperfuge et son optimisation pour différents types de diagnostics, Prakash et ses collègues ont créé un modèle mathématique pour le mouvement du disque.

"C'est une centrifugeuse assez peu conventionnelle", a déclaré Prakash. "C'est une centrifugeuse oscillante, elle change donc de direction." La plupart des centrifugeuses ne tournent que dans un sens, mais la machine à papier s'inverse pendant son essorage, ce qui peut limiter le volume de liquide qu’elle peut séparer, at-il ajouté.

Prakash et Bhamla ont également constaté que le jouet est essentiellement automatique. Le disque en rotation a une inertie qui provoque la torsion des cordes. Quand une personne ajoute de la force en tirant sur les poignées, les cordes deviennent super enroulées, avec des rebondissements en boucle sur eux-mêmes, a déclaré Prakash. "Ces supertwists donnent du couple et entraînent une torsion du disque", a-t-il déclaré. "C'est incroyable comme il faut peu de force."

Prakash et son équipe ont maintenant la paperfuge sur le terrain. "Notre travail actuel a permis de mettre près de 100 personnes en papier dans les mains de partenaires cliniques et de travailleurs de la santé à Madagascar", a déclaré Prakash, "en première ligne dans les pays en développement où presque rien n'est disponible".

Dans le même temps, les chercheurs testent d'autres versions du paperfuge, en utilisant des plastiques imprimés en 3D et différentes conceptions dans l'espoir d'appliquer la technologie à d'autres tests de diagnostic, a déclaré Prakash.

Article original sur WordsSideKick.com.


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