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来自身边的创意 |
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《大众科学》评出2011年度十大最佳发明 |
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机械义手、装甲袖套、袖珍打印刷、产前疾病检测笔等入选 |
7.滑雪用的安全着陆垫
名称：卡塔尔着陆垫
发明人：亚伦·科莱特和斯蒂芬·斯伦
研发时间：6年
研发成本：未公开
6年前，20岁的加拿大英属哥伦比亚大学工程系学生亚伦·科莱特在玩滑雪板时，来了个50英尺的腾跃，结果失去控制，肩部重重着地，摔断了两根椎骨，导致颈部以下瘫痪。科莱特决心要为提高滑雪板运动的安全性而努力。他和同学、同为滑雪板爱好者的斯蒂芬·斯伦一起，发明了专为滑雪和雪板运动设计的安全落地垫。
这个垫子以乙烯树脂和尼龙制成，长20英尺（约6米），宽15英尺（约4.5米），厚5英尺（约1.5米），由两块充气垫组成。上面的充气垫是密封的，下面的充气垫则有阀门，可以放出一定量的空气。大多数着陆垫被踩时会塌陷得很厉害，而这种新的着陆垫足够坚硬，能让运动员稳稳落地；同时又有足够的弹性，可以减少对运动员的伤害。
两位发明人为这一设计申请了专利，并成立了卡塔尔创新公司（Katal Innovations），与一家儿童游乐场充气城堡制造商合作，生产更大型号的着陆垫。但新产品的弹性不够，并不像他们制作的样品那样安全好用。经过分析测试，他们发现，其中的关键就在于，当样品着陆垫受压时，阀门会稍微放一点气，起到缓冲作用。为复制这一效果，他们在新产品中加入了鼓风机和排气孔，可以持续地充气和放气。
受加拿大官方邀请，卡塔尔着陆垫在温哥华冬季奥运会开幕式上进行了展示，这次“亮相”很成功。过去一年来，卡塔尔着陆垫进驻了北美多个滑雪胜地。“很多人对它感兴趣，”范尔山滑雪场经理布赖恩·鲁尼说，“极限运动赛金牌得主和奥运会选手都来排队试用。”
8.污水变清水的处理系统
名称：零废液污水处理系统
发明人：纳蒙·纳瑟夫
研发时间：7年
研发成本：数十万美元
船上的发动机坏了，这对纳蒙·纳瑟夫来说是个机会，他终于可以装上自己的发明了。这个被他称为“零废液污水处理系统”的机器可以利用发动机产生的热量来氧化和蒸发船上厕所、浴室和厨房的污水。
一台普通的内燃机只能有效利用燃料中30%到35%的能量，其余的能量则以热量的形式通过散热器或者排气管浪费掉。这个微波炉大小的零废液污水处理系统利用的就是这部分热量，它可以安装在船上任何地方。当冲厕所或者清理污水箱时，脏水通过管道首先被送到处理系统的平衡池，其中的杂物会被碾成直径为6毫米或者更小的碎块；接下来进入高速搅拌器，里面装有三套刀片，能把固体切成直径0.05毫米的微粒；然后用一台喷射泵给污水流增压，使它以气雾形式通过管嘴喷入发动机的排气系统。
空转发动机的排气装置温度至少有大约288摄氏度，这足以将污水变成蒸汽，使其中的有机物热氧化。简而言之，零废液污水处理系统可以把进入其中的任何有机物分解掉。纳瑟夫说，整个过程不会产生异味，主要的副产品就是二氧化碳和清洁的水蒸气。
2004年，纳瑟夫用洗衣机零件和一个5加仑的油漆桶制成了第一台样机。经过11代更新，目前的版本消耗的能量只相当于10个100瓦的灯泡，它不像其他便携式厕所污水处理系统那样使用有害的化学物质，并且可以根据需要定制。2007年，它获得了美国海岸警卫队颁发的船用卫生设施许可证。
零废液污水处理系统的用武之地不仅仅局限于船只，任何排气装置温度够高并拥有洗手间的交通工具都可以安装使用。除了房车制造商，美国军方也对此显示出了兴趣，其前方作战基地常常燃烧价格高达400美元/加仑的航空煤油来应急处理污物。另一个有应用前景的领域是航空业，部分机型在卫生间加装零废液污水处理系统后，可以在飞行过程中甩掉重达227公斤的污水。
9.便携式电动冲浪趴板
名称：凯梅拉趴板
发明人：杰森·伍兹
研发时间：8年
研发成本：4万美元
杰森·伍兹19岁时给自己买了一艘二手快艇。几个月后，他就觉得运输和储藏这个将近5米长的大家伙又贵又麻烦。他想要一艘可以随时扔到车里然后带到水边的小船。不幸的是，世界上没有这样的东西。
依靠在加州纳帕新技术高中培养出来的动手能力，伍兹决定自己做一个。按照他的设想，这是一个由小型发动机驱动的碳纤维冲浪趴板，速度惊人，吃水深度只有15厘米左右，重量不到16公斤，一个人就能拖到水里。
但要找到轻便的零部件颇费周折，伍兹最终从遥控船模配件商那里买到了微型射流泵。剩下的就是组装了：他将一个现成的冲浪膝板沿吃水线切开，装上射流泵、一个26CC发动机和一个遥控飞机使用的启动装置，然后用胶带将外壳粘起来。“凯梅拉趴板”就这样诞生了。虽然在水中前进得踉踉跄跄，但它还是发动起来了。
此后，伍兹每年做一个新版本，除了不断改进转向和推进系统，还将排气管挪到了吃水线以下的位置。第四个版本加入了碳纤维材料和手把，时速达到了24公里；使用者可以通过按钮操控伺服系统让射流泵来回移动，转向则仍然依靠身体左右倾斜来完成。伍兹目前正在建造最新版本，它将使用电动和丙烷混合动力的四冲程发动机，时速有望达到40公里。
据伍兹估计，量产之后，“凯梅拉趴板”基本版的零售价约为1000美元。
10.能照出健康状况的“魔镜”
名称：医疗镜
发明人：傅明哲
研发时间：一年半
研发成本：未公开
2009年年底的一个晚上，正在麻省理工学院攻读电子医疗工程专业研究生的傅明哲让一些朋友坐到一台手提电脑前，测试他新编写的一个软件，这个软件可以把网络摄像头变成心率监控器。他希望能够让医生在无需触摸烧伤病人或婴儿的情况下检查病人的生命体征，或者帮助人们更方便地追踪自己的心血管健康状况。虽然当时程序未能实时运行，但得到的监控数据却相当理想。
一年半之后，麻省理工学院媒体实验室里出现了一面大大的镶框镜子，这就是傅明哲设计的这个监控系统的升级版。这个双向玻璃镜（一面是镜子，另一面是可以透视的玻璃）后安装着一个与手提电脑相连的摄像头监控器，站在镜前，镜面上就会显示你的心率。换句话说，“医疗镜”不仅能照出你的外表，还能照出你的内在健康状况。
心脏在跳动的过程中，会向全身血管泵送血液。血液会吸收光线，因此，血管内流动的血液越多，皮肤反射的光线越少。网络摄像头可以捕捉这种反射光线的细微变化，并将数据发送到计算机上，经程序解读后，便可转化为心率读数。研究人员一般使用高清摄像机追踪这些光线的变化，但傅明哲希望借助简单的网络摄像头，让所有的电脑和智能手机都能化身为心率监控器。为此，他开发了一套算法，能够从摄像头捕捉的所有反射光中分辨出心率的光线模式，并编写了可实时处理数据的代码，让计算机即时生成心率读数。
傅明哲计划今年年底将“医疗镜”推向市场。他表示，这套系统也可用来监测其他重要数据，包括呼吸速率和血氧浓度，这将使“医疗镜”更具潜力。
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