中國新生代發明家的樣子

Emma

戴森設計大獎（James Dyson Award）是一項國際性的設計與工程大獎，旨在嘉獎、鼓勵和啟發新一代的設計工程師。該獎項由戴森公司設立的慈善機構詹姆斯·戴森基金會主辦，基金會的目標是激發更多的年輕人從事設計工程行業。戴森設計大獎面向所有工程專業或設計專業的大學生和新近畢業生開放征集，參賽作品首先在國家或地區范圍接受外部評委小組的評選。所涉及的各國家或地區評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審團將從這些優秀設計方案中評選出20件作品，再將國際20強遞交戴森創始人兼首席工程師詹姆斯·戴森爵士評審。繼2020年增設可持續發展獎之后，2021年度戴森獎又增設了醫療獎，使2021年度的全球獲獎者名單擴展為——國際冠軍、可持續發展獎獲得者和醫療獎獲得者。

戴森設計大獎迄今已向2 50多個極具應用前景的發明作品發放了近10 0萬英鎊的獎金，惠及全球28個國家和地區的年輕工程師和科學家。2021年收到的全球參賽作品數量創下新高，由詹姆斯·戴森親自遴選誕生的全球獲獎者首次達到3名，每位獲獎者均可獲得3萬英鎊的獎金，用于支持其后期的開發與應用。國際獲獎者可獲得30，0 0 0英鎊的獎金，獲獎者的學校可獲得5，0 0 0英鎊獎金。可持續發展獲獎者和醫療獲獎者可獲得30，0 0 0英鎊獎金。28位國家級獲獎者可各獲得2，000英鎊獎金。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秀的設計、工程和科學來解決世界問題的熱情。今年的參賽作品都非常有新意，為此我們開設了針對醫學發明的第三個獎項。當然將一個想法商業化非常困難，我希望戴森設計大獎所激發的創新意識以及提供的獎金能夠成為他們通往成功的跳板。”

在往屆贏得30，000英鎊國際大獎的獲獎者中，已有20%成功將他們的發明商業化。而戴森設計大獎進入中國6年來，更是見證了中國青年工程及設計人才的不斷崛起，用獨特的設計創意綻放光芒。今年，中國大陸地區參賽作品數量更是再次刷新記錄，共收到613個參賽作品，是去年作品數量的2倍，作品總數在28個參賽國家及地區中排名第一。戴森設計大獎將為今年的中國區冠軍項目“Power Mutualism電能共生體”提供一筆2，000英鎊的資金，推動冠軍團隊后續的設計完善、專利申請和發明的商業化。

電能共生體

設計概述

電能共生體是一種輕質、柔性、可移動、綠色的可穿戴自驅動型藍藻細菌發電材料，能夠從人體汗液、陽光和空氣中獲取養分，通過藍藻細菌光合和呼吸作用釋放電能，為可穿戴傳感或物聯網的小型智能設備提供綠色能源，使其擺脫外部電源充電等各種限制。并且它在運作過程中能減碳產氧，有助于緩解溫室效應，促進可持續發展。

設計靈感

從定點的電話亭到移動的手機，用電器在變小變輕、離網離線，近未來將是物聯網和可穿戴傳感網絡。但現有的供電方式卻構成諸多限制：（1）需要外接電源或定期充電，限制使用者活動;（2）電池占據可穿戴設備的大部分重量，增加負擔;（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：化石燃料發電排放溫室氣體和有毒物質;電網在層層分配傳輸過程中產生隱形浪費;硅基電池原料不可降解……我在思考如何使新能源促進移動智能設備發展時，近年來世界各地爆發的“藻華”給了我靈感，我發現藍藻細菌在光合作用過程中會釋放電子，就像細胞級的發電廠。利用無處安放的“自然垃圾”藍藻，電能否被設計得更綠色、更輕負擔、更移動？

獨到之處

對比于功率大、有序性強、移動性弱的低熵能源，電能共生體是一種功率小、數量多、移動性強的高熵能源，幫助智能電子設備從“中心化的電網傳輸和有線充電”向“分布式的離網離線自供電”發展，滿足近未來物聯網和可穿戴傳感網絡的能源需求。與干電池或蓄電池相比，電能共生體像一個移動的綠色發電廠，材料輕質、柔性、透氣，更適合作為面料為可穿戴設備供電，并且更環保可持續。與其它生物電池相比，電能共生體有效利用人體環境中“無用”的汗液，構成了自然與人類協作共生的新能源。與太陽能電池相比，電能共生體在夜晚無光照時，也能通過藍藻細菌的呼吸作用來產生電能。與其他環保材料相比，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藻，能夠減碳產氧，不止“零”排放，而是“負”排放。

兒童哮喘醫療產品

設計概述

“OPlay”是一個兒童哮喘藥物治療和監測的創新解決方案，結合了氣霧劑和峰速儀，將演奏樂器的體驗融入使用過程，將治療監控類比成演奏。

測量結果會被上傳到App。“OPlay”

旨在從使用、體驗和CMF各方面讓哮喘病患兒擁有舒適愉快的體驗。

設計靈感

哮喘是一種常見的慢性呼吸系統疾病。醫生在管理哮喘方面只能發揮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品同時具有用藥和測量的功能，更不用說記錄了。同時，目前的哮喘產品缺少良好的用戶體驗，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復雜的過程，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影響他們的治療體驗，甚至是自尊心。

獨到之處

市場上很少有專門為兒童哮喘患者設計的吸入器，只有傳統的吸入器和給藥器配件。“OPlay”吸入器改進了它的使用方式和使用體驗。通過與樂器功能的類比，“OPlay”將用藥過程比作一場個人演奏會，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，“OPlay”將吸入器的使用方式和造型設計得更加友好。現有的與哮喘有關的產品是互相獨立、不相關的。“OPlay”將哮喘病人需要的幾種產品和服務結合在一起，并提供無縫銜接的用藥測量記錄體驗，極大地方便了家長和兒童管理哮喘和調整用藥。

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

凝心——家用凝血檢測服務系統

設計概述

“凝心”家用凝血檢測服務系統的檢測儀硬件部分由重慶大學生物工程學院研制，能夠以指尖采血的形式對人體凝血四項數據進行精準檢測，操作簡單便捷，患者能夠在家自行操作。同時可以將檢測的數值反饋給醫生端，醫生根據數值給出具體的用藥反饋，患者不必再經常奔赴醫院，排隊復查并耗費冗長的時間等待復查結果。檢測形成的數據鏈能夠最大程度上反饋患者周期內的病情變化，能夠更好地把握病情。使患者足不出戶即可精準把握病情。

設計靈感

團隊中有一位成員的爺爺是心血管疾病患者，同時也是一位有著三十年經驗的鄉村醫生。據爺爺說，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，術后需要根據定期復查結果更改藥量。部分藥物無論藥物過量還是不足，都會對身體造成不可逆的損傷，而有超過六成的患者因疏忽、行動不便等導致無法定期復查來改變藥量，從而造成病情惡化。數據顯示，2018年中國心血管疾病患者總數約為2600萬人，已經成為影響中國中老年人健康的主要問題。基于設計師的社會責任感，決定以設計的力量為該問題提供解決思路。

獨到之處

成本優勢：由于技術路線不同，產品的硬件部分在保證檢測效果的前提下實現成本更低，與市面上競品相比，售價更為親民，在后期產品推廣和投放階段，具有較大的優勢，真正能夠滿足更多心血管疾病患者的需求。服務優勢：相比于冰冷的單一硬件產品，凝心-家用凝血檢測服務系統能夠以凝血檢測服務作為基礎，更貼心的從患者的生活習慣、飲食習慣、用藥安全以及心理狀況等能夠對病況產生直接影響的因素提供服務，更加貼心，更有溫度感。操作優勢：產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行檢測，檢測后自動將數據傳送給后臺，醫生可以在系統后臺生成的數據鏈看到病人的病況，并對病人的用藥等進行調整指導，操作更加便捷。

樹木冬季保溫裝置

設計概述

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

設計靈感

決定做這個設計的原因是設計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，卻沒有一個煙頭回收利用的項目，所以設計師決定進行嘗試。因為材料的特殊性，回收其設計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被麻繩裹起來的童年經歷，激發了我為樹木設計一款保溫裝置的靈感。

獨到之處

首先，本設計是對常見廢舊材料的一次新探索和應用。在實現可持續性的同時，也為工人帶來了便利。其次，本設計探索了“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計利用，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，啟發了“為物設計”的新思路，打破了以人為本的傳統思維模式。

視障人士旅行伴侶

設計概述

“Guide Parrot”是一款專為視力障礙人群設計的出行伙伴。設備基于無人駕駛技術的激光雷達和圖像識別技術實時構建虛擬“盲道”，通過無人機牽引機器人引導視力障礙人群避讓障礙到達指定目的地。

設計靈感

據《柳葉刀》在世界視覺日上強調的一項更新的預印本研究顯示，到2050年，全球會有近9億人受到失明以及嚴重視力障礙的影響，而目前這類人群的數字為3. 38億。2019年中國殘聯數據顯示，中國目前視力障礙人士超過170 0萬，其中盲人數量約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導的導盲犬的數量卻不足200只。導盲犬訓練難度大、護養成本高，因此我們需要更先進的高效低成本的導盲解決方案。

獨到之處

與其他導盲設備相比，“Guide Parrot”利用無人機機器人結合無人駕駛技術代替導盲犬作為視力障礙者的出行助手，通過牽引的方式引導視力障礙人士前進更為直接高效，無人機牽引機器人比陸地機器設備更能適應不同的路況，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算預測出潛在的危險，并作出相應回應牽引視力障礙人士進行避讓。同時從用戶角度出發利用語音和震動輔助反饋等設計，方便視力障礙人士的獨立操作。

關注思考079

“無水”游泳訓練系統

設計概述

本工作提出了一種“無水”游泳訓練系統的設計方法，將現有的游泳訓練方法與虛擬現實技術相結合，通過獨特的身臨其境的物理反饋裝置還原游泳的真實感受。旨在提出游泳運動創新模式，應對后疫情時代健康促進模式挑戰。

設計靈感

設計問題源于：在設施方面，公共游泳系統衛生情況良莠不齊，在游泳姿勢方面，63.16%的人游泳時不換氣，66.43%的人認為自己游泳時的姿勢不標準。從心理方面分析，63.44%的人在游泳前會感到不適，76.92%的人會感到害羞。這些問題推動了本作品的產生。產品結構造型靈感來自“跳傘運動員漂浮的姿勢”與“健身器材”有效結合。

獨到之處

虛擬現實技術、實體物理反饋和運動捕捉技術的結合在游泳運動領域應用較少，本產品旨在利用多感官交互技術的融合應對后疫情健康促進模式挑戰。為用戶提供“真實游泳場景”的游泳體驗。沉浸式人機交互方式，讓用戶在虛擬場景中體驗前所未有的定制游泳場景，體驗游泳的樂趣。實現動作和物理反饋機制，多物理反饋裝置的組合同步，模擬真實游泳場景中水的浮力和流體阻力，提醒用戶控制換氣的時間和頻率。獨特的動作識別系統和動作匹配機制，幫助用戶學習正確的游泳姿勢，提高訓練效率。熟練的動作訓練可以構建認知激勵，緩解用戶心理和生理上對“水上”運動的恐懼。

生態垃圾箱

設計概述

本產品是一款無害化處理廚余垃圾的生態垃圾箱，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含量，與哺乳動物又有著生殖隔離，其在轉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，本設計讓廚余垃圾的處理這一過程變得循環可持續。

設計靈感

如何讓廚余垃圾的解決方法變得更加可持續一直是許多人在嘗試解決的問題。廚余垃圾的傳統處理方式大多是填埋或者焚燒，二者分別會造成地下水污染與空氣污染，并且廚余垃圾本身富含營養，直接處理掉無異于是另一種浪費，設計師想在這個問題上找到更環保的解決方法。在前期調研環節翻閱了許多資料，想要尋找一個中間環節，借由生物特性使解決過程更加可持續。早在2018年多國已經明令禁止用廚余垃圾喂豬的方式，因為這個環節中可能存在傳染病借由生物鏈傳播給人的風險。出于安全考慮，設計師將范圍縮小到以昆蟲作為載體。

隨著調研的深入，逐漸發現了幾種昆蟲自身具有的一些特性可以轉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。經過多方對比，選定了黃粉蟲作為解決問題中的一環，原因包括①黃粉蟲喂養成本低，生長周期迅速②無異味，成蟲沒有翅膀，風險小③自身含酶可以轉化廚余垃圾中混合的塑料包裝④蛋白質含量豐富，可以作為生物飼料，與哺乳類動物有著生殖隔離，不會帶有傳染病⑤蟲糞還可用于堆肥。。

獨到之處

本產品較之其他垃圾箱最大的亮點在于內部存在著一個閉環：黃粉蟲靠它神奇的身體不僅能環保地轉化塑料、消化廚余垃圾，自身還是很好的蛋白質飼料，連蟲糞都能再利用于堆肥。產品選擇的放置地點為戶外，前端半透明的觀察箱可以吸引人們觀察和了解內部垃圾處理的過程，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，它更像是一個有生命力的，能夠與人互動，自己實現最環保生態循環的產品。

冰面警示燈

設計概述

該產品設有溫度傳感器和太陽能系統，可以直觀地監測冰面厚度，為在冰面活動的人群提供直觀的指示。

設計靈感

冬季水面結冰時人們很難直觀地判斷冰面的厚度是否應達到了足夠支撐人們進行滑冰或者冰面釣魚的厚度。

獨到之處

相比人工檢測冰層厚度，本發明可極大地提高監測的效率與準確性，降低相關成本。同時可以有效地降低冰面落水事故的發生概率，降低冰面活動的危險系數。