身边的创意 《大众科学》2011年度十大最佳发明

编者:最有料 来源:最有料 时间:2014-12-10 14:55 最签:十大最佳 浏览:

每到年中,《大众科学》杂志都会评选出年度十大最佳发明,到今年已经是第5届了。这些出自车库里的灵感有的旨在利己助人,有的仅仅只是为了娱乐。不管目的如何,发明者的才智和

  每到年中,《大众科学》杂志都会评选出年度十大最佳发明,到今年已经是第5届了。这些出自“车库里的灵感”有的旨在利己助人,有的仅仅只是为了娱乐。不管目的如何,发明者的才智和专注都令人赞叹。今年的10位获奖者延续了这一传统,毫不意外地给我们带来了一众杰出的设计。

  

 

  1.灵活的机械义手

  名称:斯塔克手

  发明人:马克·斯塔克

  研发时间:7年

  研发成本:1.7万美元—1.8万美元

  假手通常分为三种:纯装饰性的模型手,运动功能有限的钩状手或其他低成本的机械手,以及可以更好地模仿真手的动作但成本达数万美元的电子手。马克·斯塔克发明的这款义手就融合了三者的优点:它使用简洁的塑料部件,同普通的钩状机械手一样轻便、便宜,但外观和功能却更像高端的电子手。

  “斯塔克手”不使用任何电子元件,每个手指上有三个关节(大拇指上是两个),可以独立弯曲,以适应所要抓握的物体的形状,包括钩状义手无法抓握的不规则物体。 探索

  钩状义手一般安装在使用者手臂末端的插孔上,通过肩部的牵引索来控制。使用者耸动肩膀时,牵引索便会拉动钩子,使之张开;当肩膀放松下来,牵引索松弛,钩子随之合上。“斯塔克手”使用同样的控制系统,但在手掌中加了一个调控杆,这个调控杆与另外5根牵引索相连,这些牵引索又分别搭在5根手指的指背上。使用者通过肩部动作,可以利用调控杆让5根手指同时张开,而5根独立的牵引索又可以让各个手指独立合上。当手指触摸到目标物体并稳住后,关节处的弹簧才会回缩。弹簧的弹性很好,既可以轻柔地拿着一枚鸡蛋,也能够有力地举起一把椅子。

  斯塔克之所以制作义手,部分原因是为了帮助天生便失去了左手的朋友戴夫·沃格特。从2004年至今,他已经测试改进了5套义手原型。现在,除了上班之外,沃格特走到哪儿都离不开“斯塔克手”,因为他是一个机械工,搬动重物的活儿钩状义手更在行。

  更耐用的版本最早今年冬天就可以面世,它将使用更坚韧的塑料和更光滑的零部件。一向乐意帮助发明者将想法变成产品的Edison Nation公司最近相中了“斯塔克手”,决定进行商业开发,现在正忙着把它推介给一个大型义肢制造商。

  

 

  2.能制服犯罪分子的装甲袖套

  名称:保镖

  发明人:大卫·布朗

  研发时间:7年

  研发成本:未公开

  “保镖”其实是一种配有高压电击器、摄像机、激光瞄准仪和电筒的装甲袖套,发明者大卫·布朗是一名摄影师、编辑和音乐电视制作人。这个创意诞生于2004年一个夜晚,当时布朗和几个朋友正在讨论不久前发生在附近公园的美洲狮袭人导致一死一伤的悲剧事件。布朗觉得,面对这样的袭击,即便手中有刀或其他手持武器也无济于事,他希望能有一种让人依靠本能来使用的东西,于是用医用臂套、现成的电击枪和超市买来的火警报警器按钮做了一个样品。 探索

  历经7年制造了30个样品之后,第一个试用版“保镖”面世了,其各个部件以易用、舒适和防止自伤为原则组合在一起。高清摄像机除了取证之外,还有威慑作用,如果对方拒不合作,那么可以用装在手腕上的电击器来吓退他,万不得已时,可以将对方暂时击昏。

  “保镖”的市场主要是警察、管教人员和军队。今年5月,它首次在美国司法部举办的年度模拟监狱暴动演习中亮相,第一批试用品将于年底发放给洛杉矶警察局使用。布朗说,未来的产品还会加装化学传感器、可以帮助士兵同国外通讯的电子翻译器或者适用于机场安保的生物识别仪等。

  

 

  3.像鼠标的袖珍打印刷

  名称:打印刷

  发明人:亚历克斯·布莱顿

  研发时间:11年

  研发成本:1000万美元

  2000年,欧洲一家大型橡皮图章公司找到瑞典工程师亚历克斯·布莱顿,向他征求新的产品创意。布莱顿没有提出新的印章设计,而是发明了“打印刷”(PrintBrush)。这款袖珍型打印机仅重250克,使用喷墨技术以及与计算机鼠标类似的光学和跟踪软件,可以将上传的图案和文字印刷在任何平面上,包括纸张、塑料、木材甚至织物。

  传统的打印机永远都比纸张要宽大,这是因为纸张必须在打印机内部传送,这样才能准确定位纸张相对于打印头的位置。为了突破这一限制,布莱顿采用了激光传感器来追踪“打印刷”的位置。“打印刷”操作起来更像是一个鼠标,当用户在纸张上移动“打印刷”时,激光传感器会不断地向纸张表面发射红外激光束。根据反射光束的散射情况和激光束的能量波动,就可以确定“打印刷”的速度和方向。

  布莱顿及其团队用了不到两年时间开发出第一个样品,但推出现在的成品却耗时近10年。他们不断地改进追踪定位系统,并以激光传感器取代LED(发光二极管)传感器,同时还通过一系列运算快速形成“墨水配方”,实现了1600万色的彩打。

  明年上半年,一款顶着“世界最小打印机”头衔的“打印刷”将投放市场,其拥有内置相机,可以即拍即印照片。在此之后,布莱顿还将发布一款名为A4的更小的款型。 探索

  

 

  4.产前疾病检测笔

  名称:孕期筛查工具包

  发明人:西恩·莫纳格尔及其同学等7人

  研发时间:3年

  研发成本:2万美元

  每年大约有630万名孕妇和新生儿因为孕期或者分娩并发症而死亡,其中90%的孕产妇死亡案例发生在发展中国家,因为她们很少进行产前检查。有感于此,在约翰·霍普金斯大学生物工程创新和设计中心就读研究生的西恩·莫纳格尔和同学一起发明了一种产前疾病检测笔,相比其他常规检查方法,可以及早、准确、低成本地确诊产前疾病。

  在美国,孕妇最常用的产前筛查先兆子痫及相关并发症的方法是50美分的试纸检查,这种疾病每年导致7.6万名孕产妇和50万名新生儿死亡,如果能够及早诊断,就很容易治疗。但对发展中国家来说,这种试纸太贵,难以推广。而莫纳格尔他们发明的检测笔使用一次的成本只有三分之一美分,而且操作简单,任何人都容易理解:先用检测笔在滤纸上划一道黄线,然后挤上一滴尿样,当黄线变成深蓝色,说明检测笔“墨水”中的化学试剂与尿液中高含量的蛋白质发生了反应,这是尿样提供者患有产前子痫的确切证据。

  学生们计划研发一套产前筛查工具包,用不同颜色的彩笔筛查检测包括孕期糖尿病和尿道感染等在内的不同病症。

  “如果我们主动把这种救命的关怀带给女性,而不是等着她们前来求医,结果会产生重大影响。”非盈利组织Jhpiego的医学负责人哈沙德·山格维说。该组织目前正在尼泊尔开展一项利用产前疾病检测笔筛查先兆子痫的研究。

  

 

  5.屏蔽强光的液晶太阳镜

  名称:“动态眼”太阳镜

  发明人:克里斯·穆林

  研发时间:8年

  研发成本:200万美元

  在美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室攻读物理学博士后时,克里斯·穆林最烦恼的就是通勤问题:他每天要顶着大太阳开车十几英里从家赶往实验室,眩目的阳光让他头痛,而且很难看清楚对面来的车。他觉得这样很不安全,于是有了一个想法:制造一副能够利用电子屏蔽来防护强光照射的太阳镜。

  他选择了液晶作为镜片材料,读博士时他对此进行过深入研究:液晶的视觉特性可以通过电子手段进行调节,同时又拥有普通太阳镜镜片的透明度。他将自己的发明命名为“动态眼”。在这个太阳镜的鼻梁架上安装着一个小型传感器,可以探测到强光,并将其位置传送给旁边的微控制器。微控制器随即指示液晶镜片在眼睛前方形成一个4到6毫米的方形黑斑来遮挡强光。当佩戴者转头时,黑斑也会随之移位,以挡住来自任何角度的强光,同时保证周围环境清晰可见。

  穆林花了5年时间制造出5个样品,才最终将电池和电子元件缩减到标准太阳镜适用的尺寸。不过,目前它还不能投放市场,因为试用中发现,液晶太阳镜偶尔会出现故障。穆林打算加强电子元件之间的联系,以确保微控制器的命令能送达镜片。而且,他还在研发基于塑料的可弯曲液晶,这样成品会更轻,防碎性能更好,便于商业推广。

  穆林的研究得到了美国空军的部分资助,目前他也在研制适合战斗机飞行员和士兵佩戴的护目镜。同时他也计划与奥克利等太阳镜制造商接洽,普通民众或许在几年后就能够买到“动态眼”太阳镜了。

  

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