中國新生代發(fā)明家的樣子

Emma

戴森設(shè)計(jì)大獎(jiǎng)（James Dyson Award）是一項(xiàng)國際性的設(shè)計(jì)與工程大獎(jiǎng)，旨在嘉獎(jiǎng)、鼓勵(lì)和啟發(fā)新一代的設(shè)計(jì)工程師。該獎(jiǎng)項(xiàng)由戴森公司設(shè)立的慈善機(jī)構(gòu)詹姆斯·戴森基金會(huì)主辦，基金會(huì)的目標(biāo)是激發(fā)更多的年輕人從事設(shè)計(jì)工程行業(yè)。戴森設(shè)計(jì)大獎(jiǎng)面向所有工程專業(yè)或設(shè)計(jì)專業(yè)的大學(xué)生和新近畢業(yè)生開放征集，參賽作品首先在國家或地區(qū)范圍接受外部評(píng)委小組的評(píng)選。所涉及的各國家或地區(qū)評(píng)選出一名全國組冠軍和兩名全國組亞軍。由戴森工程師組成的評(píng)審團(tuán)將從這些優(yōu)秀設(shè)計(jì)方案中評(píng)選出20件作品，再將國際20強(qiáng)遞交戴森創(chuàng)始人兼首席工程師詹姆斯·戴森爵士評(píng)審。繼2020年增設(shè)可持續(xù)發(fā)展獎(jiǎng)之后，2021年度戴森獎(jiǎng)又增設(shè)了醫(yī)療獎(jiǎng)，使2021年度的全球獲獎(jiǎng)?wù)呙麊螖U(kuò)展為——國際冠軍、可持續(xù)發(fā)展獎(jiǎng)獲得者和醫(yī)療獎(jiǎng)獲得者。

戴森設(shè)計(jì)大獎(jiǎng)迄今已向2 50多個(gè)極具應(yīng)用前景的發(fā)明作品發(fā)放了近10 0萬英鎊的獎(jiǎng)金，惠及全球28個(gè)國家和地區(qū)的年輕工程師和科學(xué)家。2021年收到的全球參賽作品數(shù)量創(chuàng)下新高，由詹姆斯·戴森親自遴選誕生的全球獲獎(jiǎng)?wù)呤状芜_(dá)到3名，每位獲獎(jiǎng)?wù)呔色@得3萬英鎊的獎(jiǎng)金，用于支持其后期的開發(fā)與應(yīng)用。國際獲獎(jiǎng)?wù)呖色@得30，0 0 0英鎊的獎(jiǎng)金，獲獎(jiǎng)?wù)叩膶W(xué)校可獲得5，0 0 0英鎊獎(jiǎng)金。可持續(xù)發(fā)展獲獎(jiǎng)?wù)吆歪t(yī)療獲獎(jiǎng)?wù)呖色@得30，0 0 0英鎊獎(jiǎng)金。28位國家級(jí)獲獎(jiǎng)?wù)呖筛鳙@得2，000英鎊獎(jiǎng)金。詹姆斯·戴森對今年的參賽作品表示非常贊賞，“我很高興看到年輕人用優(yōu)秀的設(shè)計(jì)、工程和科學(xué)來解決世界問題的熱情。今年的參賽作品都非常有新意，為此我們開設(shè)了針對醫(yī)學(xué)發(fā)明的第三個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)。當(dāng)然將一個(gè)想法商業(yè)化非常困難，我希望戴森設(shè)計(jì)大獎(jiǎng)所激發(fā)的創(chuàng)新意識(shí)以及提供的獎(jiǎng)金能夠成為他們通往成功的跳板?！?/p>

在往屆贏得30，000英鎊國際大獎(jiǎng)的獲獎(jiǎng)?wù)咧?，已?0%成功將他們的發(fā)明商業(yè)化。而戴森設(shè)計(jì)大獎(jiǎng)進(jìn)入中國6年來，更是見證了中國青年工程及設(shè)計(jì)人才的不斷崛起，用獨(dú)特的設(shè)計(jì)創(chuàng)意綻放光芒。今年，中國大陸地區(qū)參賽作品數(shù)量更是再次刷新記錄，共收到613個(gè)參賽作品，是去年作品數(shù)量的2倍，作品總數(shù)在28個(gè)參賽國家及地區(qū)中排名第一。戴森設(shè)計(jì)大獎(jiǎng)將為今年的中國區(qū)冠軍項(xiàng)目“Power Mutualism電能共生體”提供一筆2，000英鎊的資金，推動(dòng)冠軍團(tuán)隊(duì)后續(xù)的設(shè)計(jì)完善、專利申請和發(fā)明的商業(yè)化。

電能共生體

設(shè)計(jì)概述

電能共生體是一種輕質(zhì)、柔性、可移動(dòng)、綠色的可穿戴自驅(qū)動(dòng)型藍(lán)藻細(xì)菌發(fā)電材料，能夠從人體汗液、陽光和空氣中獲取養(yǎng)分，通過藍(lán)藻細(xì)菌光合和呼吸作用釋放電能，為可穿戴傳感或物聯(lián)網(wǎng)的小型智能設(shè)備提供綠色能源，使其擺脫外部電源充電等各種限制。并且它在運(yùn)作過程中能減碳產(chǎn)氧，有助于緩解溫室效應(yīng)，促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展。

設(shè)計(jì)靈感

從定點(diǎn)的電話亭到移動(dòng)的手機(jī)，用電器在變小變輕、離網(wǎng)離線，近未來將是物聯(lián)網(wǎng)和可穿戴傳感網(wǎng)絡(luò)。但現(xiàn)有的供電方式卻構(gòu)成諸多限制：（1）需要外接電源或定期充電，限制使用者活動(dòng);（2）電池占據(jù)可穿戴設(shè)備的大部分重量，增加負(fù)擔(dān);（3）硅基材料體感差（4）最重要的是，大部分獲取能源的方式都對自然造成了巨大的傷害：化石燃料發(fā)電排放溫室氣體和有毒物質(zhì);電網(wǎng)在層層分配傳輸過程中產(chǎn)生隱形浪費(fèi);硅基電池原料不可降解……我在思考如何使新能源促進(jìn)移動(dòng)智能設(shè)備發(fā)展時(shí)，近年來世界各地爆發(fā)的“藻華”給了我靈感，我發(fā)現(xiàn)藍(lán)藻細(xì)菌在光合作用過程中會(huì)釋放電子，就像細(xì)胞級(jí)的發(fā)電廠。利用無處安放的“自然垃圾”藍(lán)藻，電能否被設(shè)計(jì)得更綠色、更輕負(fù)擔(dān)、更移動(dòng)？

獨(dú)到之處

對比于功率大、有序性強(qiáng)、移動(dòng)性弱的低熵能源，電能共生體是一種功率小、數(shù)量多、移動(dòng)性強(qiáng)的高熵能源，幫助智能電子設(shè)備從“中心化的電網(wǎng)傳輸和有線充電”向“分布式的離網(wǎng)離線自供電”發(fā)展，滿足近未來物聯(lián)網(wǎng)和可穿戴傳感網(wǎng)絡(luò)的能源需求。與干電池或蓄電池相比，電能共生體像一個(gè)移動(dòng)的綠色發(fā)電廠，材料輕質(zhì)、柔性、透氣，更適合作為面料為可穿戴設(shè)備供電，并且更環(huán)保可持續(xù)。與其它生物電池相比，電能共生體有效利用人體環(huán)境中“無用”的汗液，構(gòu)成了自然與人類協(xié)作共生的新能源。與太陽能電池相比，電能共生體在夜晚無光照時(shí)，也能通過藍(lán)藻細(xì)菌的呼吸作用來產(chǎn)生電能。與其他環(huán)保材料相比，電能共生體不僅僅是生物可降解的，還有效利用了被遺忘或丟棄的豐富自然資源藍(lán)藻，能夠減碳產(chǎn)氧，不止“零”排放，而是“負(fù)”排放。

兒童哮喘醫(yī)療產(chǎn)品

設(shè)計(jì)概述

“OPlay”是一個(gè)兒童哮喘藥物治療和監(jiān)測的創(chuàng)新解決方案，結(jié)合了氣霧劑和峰速儀，將演奏樂器的體驗(yàn)融入使用過程，將治療監(jiān)控類比成演奏。

測量結(jié)果會(huì)被上傳到App。“OPlay”

旨在從使用、體驗(yàn)和CMF各方面讓哮喘病患兒擁有舒適愉快的體驗(yàn)。

設(shè)計(jì)靈感

哮喘是一種常見的慢性呼吸系統(tǒng)疾病。醫(yī)生在管理哮喘方面只能發(fā)揮20%的作用，剩下的80%都要依靠病人自己。然而，我們幾乎看不到任何哮喘產(chǎn)品同時(shí)具有用藥和測量的功能，更不用說記錄了。同時(shí)，目前的哮喘產(chǎn)品缺少良好的用戶體驗(yàn)，兒童甚至成人都很難完全正確地使用哮喘吸入器，從而影響了治療效果。因此，可能對許多成年哮喘病人來說，日常的哮喘藥物治療和管理都是一個(gè)復(fù)雜的過程，更不用說兒童患者了。此外，對于兒童來說，像哮喘這樣的癥狀和漫長的治療過程極可能會(huì)影響他們的治療體驗(yàn)，甚至是自尊心。

獨(dú)到之處

市場上很少有專門為兒童哮喘患者設(shè)計(jì)的吸入器，只有傳統(tǒng)的吸入器和給藥器配件?！癘Play”吸入器改進(jìn)了它的使用方式和使用體驗(yàn)。通過與樂器功能的類比，“OPlay”將用藥過程比作一場個(gè)人演奏會(huì)，建立了一種新的使用氛圍，既有趣從而便于兒童接受，又可以確保兒童正確完成用藥操作。同時(shí)，“OPlay”將吸入器的使用方式和造型設(shè)計(jì)得更加友好?，F(xiàn)有的與哮喘有關(guān)的產(chǎn)品是互相獨(dú)立、不相關(guān)的?！癘Play”將哮喘病人需要的幾種產(chǎn)品和服務(wù)結(jié)合在一起，并提供無縫銜接的用藥測量記錄體驗(yàn)，極大地方便了家長和兒童管理哮喘和調(diào)整用藥。

“OPlay”重視用戶體驗(yàn)。它不僅有獨(dú)特而吸引人的外觀，而且有人性化的設(shè)計(jì)，配備的App不僅可以上傳記錄每日呼吸的數(shù)據(jù)，還可以改變“OPlay”的音樂風(fēng)格，為用戶提供一種更加智能有趣的使用體驗(yàn)。

凝心——家用凝血檢測服務(wù)系統(tǒng)

設(shè)計(jì)概述

“凝心”家用凝血檢測服務(wù)系統(tǒng)的檢測儀硬件部分由重慶大學(xué)生物工程學(xué)院研制，能夠以指尖采血的形式對人體凝血四項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行精準(zhǔn)檢測，操作簡單便捷，患者能夠在家自行操作。同時(shí)可以將檢測的數(shù)值反饋給醫(yī)生端，醫(yī)生根據(jù)數(shù)值給出具體的用藥反饋，患者不必再經(jīng)常奔赴醫(yī)院，排隊(duì)復(fù)查并耗費(fèi)冗長的時(shí)間等待復(fù)查結(jié)果。檢測形成的數(shù)據(jù)鏈能夠最大程度上反饋患者周期內(nèi)的病情變化，能夠更好地把握病情。使患者足不出戶即可精準(zhǔn)把握病情。

設(shè)計(jì)靈感

團(tuán)隊(duì)中有一位成員的爺爺是心血管疾病患者，同時(shí)也是一位有著三十年經(jīng)驗(yàn)的鄉(xiāng)村醫(yī)生。據(jù)爺爺說，村里有很多老年人患有心血管疾病，該類病癥本身并不難控制，心血管疾病的主要治療方式為支架手術(shù)，術(shù)后需要根據(jù)定期復(fù)查結(jié)果更改藥量。部分藥物無論藥物過量還是不足，都會(huì)對身體造成不可逆的損傷，而有超過六成的患者因疏忽、行動(dòng)不便等導(dǎo)致無法定期復(fù)查來改變藥量，從而造成病情惡化。數(shù)據(jù)顯示，2018年中國心血管疾病患者總數(shù)約為2600萬人，已經(jīng)成為影響中國中老年人健康的主要問題?；谠O(shè)計(jì)師的社會(huì)責(zé)任感，決定以設(shè)計(jì)的力量為該問題提供解決思路。

獨(dú)到之處

成本優(yōu)勢：由于技術(shù)路線不同，產(chǎn)品的硬件部分在保證檢測效果的前提下實(shí)現(xiàn)成本更低，與市面上競品相比，售價(jià)更為親民，在后期產(chǎn)品推廣和投放階段，具有較大的優(yōu)勢，真正能夠滿足更多心血管疾病患者的需求。服務(wù)優(yōu)勢：相比于冰冷的單一硬件產(chǎn)品，凝心-家用凝血檢測服務(wù)系統(tǒng)能夠以凝血檢測服務(wù)作為基礎(chǔ)，更貼心的從患者的生活習(xí)慣、飲食習(xí)慣、用藥安全以及心理狀況等能夠?qū)Σr產(chǎn)生直接影響的因素提供服務(wù)，更加貼心，更有溫度感。操作優(yōu)勢：產(chǎn)品與市面上競品相比，體量更小，患者可以通過指尖采血的形式進(jìn)行檢測，檢測后自動(dòng)將數(shù)據(jù)傳送給后臺(tái)，醫(yī)生可以在系統(tǒng)后臺(tái)生成的數(shù)據(jù)鏈看到病人的病況，并對病人的用藥等進(jìn)行調(diào)整指導(dǎo)，操作更加便捷。

樹木冬季保溫裝置

設(shè)計(jì)概述

“Mat tee”是一種以廢煙頭為原料的冬季樹木保溫墊。它不僅實(shí)現(xiàn)了煙頭的回收利用，還解決了傳統(tǒng)保溫裝置安裝費(fèi)力且只能使用一次的問題。

設(shè)計(jì)靈感

決定做這個(gè)設(shè)計(jì)的原因是設(shè)計(jì)師被過年期間父輩們在小半天就積攢了一大罐煙頭的壯觀景象所震撼。中國有3億多煙民，卻沒有一個(gè)煙頭回收利用的項(xiàng)目，所以設(shè)計(jì)師決定進(jìn)行嘗試。因?yàn)椴牧系奶厥庑裕厥掌湓O(shè)計(jì)制作成人類日常使用的物品是不合適的。而每年冬天家門前的梧桐樹都會(huì)被麻繩裹起來的童年經(jīng)歷，激發(fā)了我為樹木設(shè)計(jì)一款保溫裝置的靈感。

獨(dú)到之處

首先，本設(shè)計(jì)是對常見廢舊材料的一次新探索和應(yīng)用。在實(shí)現(xiàn)可持續(xù)性的同時(shí)，也為工人帶來了便利。其次，本設(shè)計(jì)探索了“廢煙頭”這種被忽視的材料的多種可能性。除了作為樹木保溫板使用外，它的其他特性也可以被設(shè)計(jì)利用，具有無限的潛力。再次，在提供一種全新的煙頭回收利用方案的同時(shí)，啟發(fā)了“為物設(shè)計(jì)”的新思路，打破了以人為本的傳統(tǒng)思維模式。

視障人士旅行伴侶

設(shè)計(jì)概述

“Guide Parrot”是一款專為視力障礙人群設(shè)計(jì)的出行伙伴。設(shè)備基于無人駕駛技術(shù)的激光雷達(dá)和圖像識(shí)別技術(shù)實(shí)時(shí)構(gòu)建虛擬“盲道”，通過無人機(jī)牽引機(jī)器人引導(dǎo)視力障礙人群避讓障礙到達(dá)指定目的地。

設(shè)計(jì)靈感

據(jù)《柳葉刀》在世界視覺日上強(qiáng)調(diào)的一項(xiàng)更新的預(yù)印本研究顯示，到2050年，全球會(huì)有近9億人受到失明以及嚴(yán)重視力障礙的影響，而目前這類人群的數(shù)字為3. 38億。2019年中國殘聯(lián)數(shù)據(jù)顯示，中國目前視力障礙人士超過170 0萬，其中盲人數(shù)量約80 0萬，且每年新增盲人約45萬，而作為視力障礙人士依賴的出行向?qū)У膶?dǎo)盲犬的數(shù)量卻不足200只。導(dǎo)盲犬訓(xùn)練難度大、護(hù)養(yǎng)成本高，因此我們需要更先進(jìn)的高效低成本的導(dǎo)盲解決方案。

獨(dú)到之處

與其他導(dǎo)盲設(shè)備相比，“Guide Parrot”利用無人機(jī)機(jī)器人結(jié)合無人駕駛技術(shù)代替導(dǎo)盲犬作為視力障礙者的出行助手，通過牽引的方式引導(dǎo)視力障礙人士前進(jìn)更為直接高效，無人機(jī)牽引機(jī)器人比陸地機(jī)器設(shè)備更能適應(yīng)不同的路況，并且其一定的飛行高度具有更好的視野能夠提前更精確的計(jì)算預(yù)測出潛在的危險(xiǎn)，并作出相應(yīng)回應(yīng)牽引視力障礙人士進(jìn)行避讓。同時(shí)從用戶角度出發(fā)利用語音和震動(dòng)輔助反饋等設(shè)計(jì)，方便視力障礙人士的獨(dú)立操作。

關(guān)注思考079

“無水”游泳訓(xùn)練系統(tǒng)

設(shè)計(jì)概述

本工作提出了一種“無水”游泳訓(xùn)練系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，將現(xiàn)有的游泳訓(xùn)練方法與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)相結(jié)合，通過獨(dú)特的身臨其境的物理反饋裝置還原游泳的真實(shí)感受。旨在提出游泳運(yùn)動(dòng)創(chuàng)新模式，應(yīng)對后疫情時(shí)代健康促進(jìn)模式挑戰(zhàn)。

設(shè)計(jì)靈感

設(shè)計(jì)問題源于：在設(shè)施方面，公共游泳系統(tǒng)衛(wèi)生情況良莠不齊，在游泳姿勢方面，63.16%的人游泳時(shí)不換氣，66.43%的人認(rèn)為自己游泳時(shí)的姿勢不標(biāo)準(zhǔn)。從心理方面分析，63.44%的人在游泳前會(huì)感到不適，76.92%的人會(huì)感到害羞。這些問題推動(dòng)了本作品的產(chǎn)生。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)造型靈感來自“跳傘運(yùn)動(dòng)員漂浮的姿勢”與“健身器材”有效結(jié)合。

獨(dú)到之處

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、實(shí)體物理反饋和運(yùn)動(dòng)捕捉技術(shù)的結(jié)合在游泳運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域應(yīng)用較少，本產(chǎn)品旨在利用多感官交互技術(shù)的融合應(yīng)對后疫情健康促進(jìn)模式挑戰(zhàn)。為用戶提供“真實(shí)游泳場景”的游泳體驗(yàn)。沉浸式人機(jī)交互方式，讓用戶在虛擬場景中體驗(yàn)前所未有的定制游泳場景，體驗(yàn)游泳的樂趣。實(shí)現(xiàn)動(dòng)作和物理反饋機(jī)制，多物理反饋裝置的組合同步，模擬真實(shí)游泳場景中水的浮力和流體阻力，提醒用戶控制換氣的時(shí)間和頻率。獨(dú)特的動(dòng)作識(shí)別系統(tǒng)和動(dòng)作匹配機(jī)制，幫助用戶學(xué)習(xí)正確的游泳姿勢，提高訓(xùn)練效率。熟練的動(dòng)作訓(xùn)練可以構(gòu)建認(rèn)知激勵(lì)，緩解用戶心理和生理上對“水上”運(yùn)動(dòng)的恐懼。

生態(tài)垃圾箱

設(shè)計(jì)概述

本產(chǎn)品是一款無害化處理廚余垃圾的生態(tài)垃圾箱，借用黃粉蟲的生物特性來處理混合了塑料包裝的廚余垃圾，黃粉蟲本身具有極高的蛋白質(zhì)含量，與哺乳動(dòng)物又有著生殖隔離，其在轉(zhuǎn)化了廚余垃圾中存在的塑料廢棄物以后可以再次作為活體飼料使用，不會(huì)將廚余垃圾中可能存在的傳染病借由生物鏈傳播，其蟲糞也可以用于植物堆肥，本設(shè)計(jì)讓廚余垃圾的處理這一過程變得循環(huán)可持續(xù)。

設(shè)計(jì)靈感

如何讓廚余垃圾的解決方法變得更加可持續(xù)一直是許多人在嘗試解決的問題。廚余垃圾的傳統(tǒng)處理方式大多是填埋或者焚燒，二者分別會(huì)造成地下水污染與空氣污染，并且廚余垃圾本身富含營養(yǎng)，直接處理掉無異于是另一種浪費(fèi)，設(shè)計(jì)師想在這個(gè)問題上找到更環(huán)保的解決方法。在前期調(diào)研環(huán)節(jié)翻閱了許多資料，想要尋找一個(gè)中間環(huán)節(jié)，借由生物特性使解決過程更加可持續(xù)。早在2018年多國已經(jīng)明令禁止用廚余垃圾喂豬的方式，因?yàn)檫@個(gè)環(huán)節(jié)中可能存在傳染病借由生物鏈傳播給人的風(fēng)險(xiǎn)。出于安全考慮，設(shè)計(jì)師將范圍縮小到以昆蟲作為載體。

隨著調(diào)研的深入，逐漸發(fā)現(xiàn)了幾種昆蟲自身具有的一些特性可以轉(zhuǎn)化垃圾中的塑料污染，甚至是重金屬污染，如黑水虻、白星花金龜、蚯蚓等。經(jīng)過多方對比，選定了黃粉蟲作為解決問題中的一環(huán)，原因包括①黃粉蟲喂養(yǎng)成本低，生長周期迅速②無異味，成蟲沒有翅膀，風(fēng)險(xiǎn)?、圩陨砗缚梢赞D(zhuǎn)化廚余垃圾中混合的塑料包裝④蛋白質(zhì)含量豐富，可以作為生物飼料，與哺乳類動(dòng)物有著生殖隔離，不會(huì)帶有傳染?、菹x糞還可用于堆肥。。

獨(dú)到之處

本產(chǎn)品較之其他垃圾箱最大的亮點(diǎn)在于內(nèi)部存在著一個(gè)閉環(huán)：黃粉蟲靠它神奇的身體不僅能環(huán)保地轉(zhuǎn)化塑料、消化廚余垃圾，自身還是很好的蛋白質(zhì)飼料，連蟲糞都能再利用于堆肥。產(chǎn)品選擇的放置地點(diǎn)為戶外，前端半透明的觀察箱可以吸引人們觀察和了解內(nèi)部垃圾處理的過程，也可以取用黃粉蟲喂食飛鳥與魚。所以，相對其他垃圾箱來說，它更像是一個(gè)有生命力的，能夠與人互動(dòng)，自己實(shí)現(xiàn)最環(huán)保生態(tài)循環(huán)的產(chǎn)品。

冰面警示燈

設(shè)計(jì)概述

該產(chǎn)品設(shè)有溫度傳感器和太陽能系統(tǒng)，可以直觀地監(jiān)測冰面厚度，為在冰面活動(dòng)的人群提供直觀的指示。

設(shè)計(jì)靈感

冬季水面結(jié)冰時(shí)人們很難直觀地判斷冰面的厚度是否應(yīng)達(dá)到了足夠支撐人們進(jìn)行滑冰或者冰面釣魚的厚度。

獨(dú)到之處

相比人工檢測冰層厚度，本發(fā)明可極大地提高監(jiān)測的效率與準(zhǔn)確性，降低相關(guān)成本。同時(shí)可以有效地降低冰面落水事故的發(fā)生概率，降低冰面活動(dòng)的危險(xiǎn)系數(shù)。