每一到年中，《公共科学》杂志城市评比出年度十年夜最好发现，到本年已经经是第5届了。这些出自“车库里的灵感”有的旨于利己助人，有的仅仅只是为了文娱。无论目的怎样，发现者的才干以及专一都使人惊叹。本年的10位获奖者延续了这一传统，绝不不测地给咱们带来了一众卓异的设计。
每一到年中，《公共科学》杂志城市评比出年度十年夜最好发现，到本年已经经是第5届了。这些出自“车库里的灵感”有的旨于利己助人，有的仅仅只是为了文娱。无论目的怎样，发现者的才干以及专一都使人惊叹。本年的10位获奖者延续了这一传统，绝不不测地给咱们带来了一众卓异的设计。
1.矫捷的机械义手
名称：斯塔克手
发现人：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
假手凡是分为三种：纯装饰性的模子手，运动功效有限的钩状手或者其他低成本的机械手，和可以更好地模拟真手的动作但成本达数万美元的电子手。马克·斯塔克发现的这款义手就交融了三者的长处：它使用简便的塑料部件，同平凡的钩状机械手同样轻巧、自制，但外不雅以及功效却更像高真个电子手。
“斯塔克手”不使用任何电子元件，每一个手指上有三个枢纽关头（年夜拇指上是两个），可以自力弯曲，以顺应所要抓握的物体的外形，包孕钩状义手没法抓握的不法则物体。
钩状义手正常安装于使用者手臂结尾的插孔上，经由过程肩部的牵引索来节制。使用者耸动肩膀时，牵引索便会拉动钩子，使之伸开；当肩膀放松下来，牵引索败坏，钩子随之合上。“斯塔克手”使用一样的节制体系，但于手掌中加了一个调控杆，这个调控杆与别的5根牵引索相连，这些牵引索又别离搭于5根手指的指违上。使用者经由过程肩部动作，可以哄骗调控杆让5根手指同时伸开，而5根自力的牵引索又可让各个手指自力合上。当手指触摸到方针物体并稳住后，枢纽关头处的弹簧才会回缩。弹簧的弹性很好，既可以柔柔地拿着一枚鸡蛋，也可以无力地举起一把椅子。
斯塔克之以是建造义手，部门缘故原由是为了帮忙生成便掉去了左手的伴侣戴夫·沃格特。从2004年至今，他已经经测试革新了5套义手原型。此刻，除了了上班以外，沃格特走到哪儿都离不开“斯塔克手”，由于他是一个机械工，挪动转移重物的活儿钩状义手更于行。
更耐用的版本最早本年冬天就能够面世，它将使用更坚韧的塑料以及更平滑的零部件。一贯甘愿答应帮忙发现者将设法酿成产物的Edison Nation公司近来相中了“斯塔克手”，决议举行贸易开发，此刻正忙着把它推介给一个年夜型义肢打造商。
2.能礼服犯法份子的装甲袖套
名称：保镖
发现人：年夜卫·布朗
研发时间：7年
研发成本：未公然
“保镖”实在是一种配有高压电击器、摄像机、激光对准仪以及电筒的装甲袖套，发现者年夜卫·布朗是一位摄影师、编纂以及音乐电视建造人。这个创意降生在2004年一个夜晚，其时布朗以及几个伴侣正于会商不久前发生于四周公园的美洲狮袭人致使一逝世一伤的惨剧事务。布朗感觉，面临如许的袭击，即便手中有刀或者其他手持兵器也无济在事，他但愿能有一种让人依赖本能来使用的工具，因而用医用臂套、现成的电击枪以及超市买来的火灾报警器按钮做了一个样品。
历经7年打造了30个样品以后，第一个试用版“保镖”面世了，其各个部件以易用、恬静以及避免自伤为准则组合于一路。高清摄像机除了了取证以外，另有威慑作用，假如对于方拒分歧作，那末可以用装于手段上的电击器来吓退他，万不患上已经时，可以将对于方暂时击昏。
“保镖”的市场重要是差人、管教职员以及部队。本年5月，它初次于美国司法部举办的年度模仿牢狱暴乱演习中表态，第一批试用品将在年末发放给洛杉矶差人局使用。布朗说，将来的产物还会加装化学传感器、可以帮忙士兵同外洋通信的电子翻译器或者者合用在机场安保的生物辨认仪等。
3.像鼠标的袖珍打印刷
名称：打印刷
发现人：亚历克斯·布莱顿
研发时间：11年
研发成本：1000万美元
2000年，欧洲一家年夜型橡皮钤记公司找到瑞典项目师亚历克斯·布莱顿，向他征求新的产物创意。布莱顿没有提出新的印章设计，而是发现了“打印刷”（PrintBrush）。这款袖珍型打印机仅重250克，使用喷墨技能和与计较机鼠标近似的光学以及跟踪软件，可以将上传的图案以及文字印刷于任何平面上，包孕纸张、塑料、木料以至织物。
传统的打印机永远都比纸张要宽容，这是由于纸张必需于打印机内部传送，如许才气正确定位纸张相对于在打印头的位置。为了冲破这一限定，布莱顿接纳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，当用户于纸张上挪动“打印刷”时，激光传感器会不停地向纸张外貌发射红外激光束。按照反射光束的散射环境以及激光束的能量颠簸，就能够确定“打印刷”的速率以及标的目的。
布莱顿及其团队用了不到两年时间开发出第一个样品，但推呈现于的制品却耗时近10年。他们不停地革新追踪定位体系，并以激光传感器代替LED（发光二极管）传感器，同时还经由过程一系列运算倏地造成“墨水配方”，实现了1600万色的彩打。
来岁上半年，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。于此以后，布莱顿还将发布一款名为A4的更小的款型。
4.产前疾病检测笔
名称：孕期筛查东西包
发现人：西恩·莫纳格尔及其同窗等7人
研发时间：3年
研发成本：2万美元
每一年约莫有630万名妊妇以及新生儿由于孕期或者者临盆并发症而灭亡，此中90%的孕产妇灭亡案例发生于成长中国度，由于她们很少举行产前查抄。有感在此，于约翰·霍普金斯年夜学生物项目立异以及设计中央就读研究生的西恩·莫纳格尔以及同窗一路发现了一种产前疾病检测笔，比拟其他通例查抄要领，可和早、正确、低成当地确诊产前疾病。
于美国，妊妇最经常使用的产前筛查前兆子痫及相干并发症的要领是50美分的试纸查抄，这类疾病每一年致使7.6万名孕产妇以及50万名新生儿灭亡，假如可以或许尽早诊断，就很轻易医治。但对于成长中国度来讲，这类试纸太贵，难以推广。而莫纳格尔他们发现的检测笔使用一次的成本只要三分之一美分，并且操作简朴，任何人都轻易理解：先用检测笔于滤纸上同等道黄线，然后挤上一滴尿样，当黄线酿成深蓝色，申明检测笔“墨水”中的化学试剂与尿液中高含量的卵白质发生了反映，这是尿样提供者患有产前子痫简直切证据。
学生们规划研发一套产前筛查东西包，用差别颜色的彩笔筛查检测包孕孕期糖尿病以及尿道传染等于内的差别病症。
“假如咱们自动把这类救命的眷注带给女性，而不是等着她们前来求医，成果会孕育发生庞大影响。”非盈利构造Jhpiego的医学卖力人哈沙德·山格维说。该构造今朝正于尼泊尔开展一项哄骗产前疾病检测笔筛查前兆子痫的研究。
液晶太阳镜
5.屏蔽强光的液晶太阳镜
名称：“动态眼”太阳镜
发现人：克里斯·穆林
研发时间：8年
研发成本：200万美元
于美国劳伦斯·利弗莫尔国度试验室攻读物理学玻士后时，克里斯·穆林最懊恼的就是通勤问题：他天天要顶着年夜太阳开车十几英里从家赶往试验室，眩目的阳光让他头痛，并且很丢脸清晰对于面来的车。他感觉如许很不保险，因而有了一个设法：打造一副可以或许哄骗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质料，读玻士时他对于此举行过深切研究：液晶的视觉特征可以经由过程电子手腕举行调治，同时又拥有平凡太阳镜镜片的通明度。他将本身的发现定名为“动态眼”。于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，并将其位置传送给阁下的微节制器。微节制器随即唆使液晶镜片于眼睛前方造成一个4到6毫米的方形黑斑来遮挡强光。当佩带者回头时，黑斑也会随之移位，以盖住来自任何角度的强光，同时包管周围情况清楚可见。
穆林花了5年时间打造出5个样品，才终极将电池以及电子元件缩减到尺度太阳镜合用的尺寸。不外，今朝它还不克不及投放市场，由于试用中发明，液晶太阳镜偶然会呈现妨碍。穆林筹算增强电子元件之间的接洽，以确保微节制器的号令能投递镜片。并且，他还于研发基在塑料的可弯曲液晶，如许制品会更轻，防碎机能更好，便在贸易推广。
穆林的研究获得了美国空军的部门资助，今朝他也于研制合适战斗机航行员以及士兵佩带的护目镜。同时他也规划与奥克利等太阳镜打造商联系，平凡平易近众也许于几年后就可以买到“动态眼”太阳镜了。
6.效率更高的臭虫探测器
名称：臭虫探测器
发现人：克里斯·戈金
研发时间：一年半
研发成本：50万美元
来自北卡罗莱纳州的机械项目师克里斯·戈金拥有20多项专利，介入过导弹电子体系以及F-22猛禽轰炸机油箱的研发事情，是个彻彻底底的“立异家”。两年前，当愈来愈多的人带着浑身红点奇痒难耐地从梦中醒来，戈金决议，要打造一种自制而又有用的臭虫探测器。
臭虫于美国消散了半个世纪之久，约莫10年前又卷土重来。它们行踪隐秘，可以藏身于任何物体的褶皱以及漏洞中。与甲由以及老鼠差别，臭虫不怕毒饵，只要间接喷药才气覆灭它们，以是找到臭虫的详细藏身的地方极为主要。灭虫职员凡是每一个房间要花一个小时才气锁定臭虫埋没的所在，但戈金的臭虫探测器却只需用15分钟。
它模拟了狗的嗅探模式。今朝于美国有约莫200只狗于协助灭虫职员事情。但嗅探犬的练习以及养育成本于3万美元到7万美元之间，这笔用度凡是会转嫁到消费者头上；并且狗只能将臭虫的藏身所在确定于一两米的规模内，剩下的年夜量事情照旧需要人工完成；此外，狗不克不及区别雄性以及雌性臭虫开释的信息素(产卵的雌臭虫风险性最年夜)，也分辩不出臭虫开释出的其他旌旗灯号，好比无味的二氧化碳以及甲烷。
而戈金的臭虫探测器装有3个可以或许辨认臭虫信息素和二氧化碳以及甲烷的传感器，探测精度是狗的3倍，而且还可以或许区别臭虫的性别。当探测者阔别或者者接近臭虫藏身处时，内置的监控体系会发出提示，以差别颜色显示。这类手持式臭虫探测器将在本年上市，售价为200美元。戈金暗示，他正于研发一种多用探测器，可合用在甲由、蚂蚁以及老鼠等。
7.滑雪用的保险着陆垫
名称：卡塔尔着陆垫
发现人：亚伦·科莱特以及斯蒂芬·斯伦
研发时间：6年
研发成本：未公然
6年前，20岁的加拿年夜英属哥伦比亚年夜学项目系学生亚伦·科莱特于玩滑雪板时，来了个50英尺的腾踊，成果掉去节制，肩部重重着地，摔断了两根椎骨，致使颈部如下瘫痪。科莱特刻意要为提高滑雪板运动的保险性而起劲。他以及同窗、同为滑雪板喜好者的斯蒂芬·斯伦一路，发现了专为滑雪以及雪板运动设计的保险落地垫。
这个垫子以乙烯树脂以及尼龙制成，长20英尺（约6米），宽15英尺（约4.5米），厚5英尺（约1.5米），由两块充气垫构成。上面的充气垫是密封的，下面的充气垫则有阀门，可以放出必然量的空气。年夜大都着陆垫被踩时会塌陷患上很厉害，而这类新的着陆垫充足坚硬，能让运带动稳稳落地；同时又有充足的弹性，可以削减对于运带动的危险。
两位发现报酬这一设计申请了专利，并建立了卡塔尔立异公司（Katal Innovations），与一家儿童游乐场充气城堡打造商互助，出产更年夜型号的着陆垫。但新产物的弹性不敷，其实不像他们建造的样品那样保险好用。颠末阐发测试，他们发明，此中的要害就于在，当样品着陆垫受压时，阀门会轻微放一点气，起到缓冲作用。为复制这一效果，他们于新产物中插手了鼓风机以及排气孔，可以连续地充气以及放气。
受加拿年夜官方约请，卡塔尔着陆垫于温哥华冬日奥运会揭幕式长进行了展示，此次“表态”很乐成。已往一年来，卡塔尔着陆垫进驻了北美多个滑雪胜地。“许多人对于它感乐趣，”范尔山滑雪场司理布赖恩·鲁尼说，“极限运动赛金牌患上主以及奥运会选手都来列队试用。”
8.污水变净水的处置惩罚体系
名称：零废液污水处置惩罚体系
发现人：纳蒙·纳瑟夫
研发时间：7年
研发成本：数十万美元
船上的策动机坏了，这对于纳蒙·纳瑟夫来讲是个时机，他终究可以装上本身的发现了。这个被他称为“零废液污水处置惩罚体系”的呆板可以哄骗策动机孕育发生的热量来氧化以及蒸发船上茅厕、浴室以及厨房的污水。
一台平凡的内燃机只能有用哄骗燃猜中30%到35%的能量，其余的能量则以热量的情势经由过程散热器或者者排气管华侈失。这个微波炉巨细的零废液污水处置惩罚体系哄骗的就是这部门热量，它可以安装于船上任何处所。当冲茅厕或者者清算污水箱时，脏水经由过程管道起首被送处处理体系的均衡池，此中的杂物会被碾成直径为6毫米或者者更小的碎块；接下来进入高速搅拌器，内里装有三套刀片，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，使它以气雾情势经由过程管嘴喷入策动机的排气体系。
空转策动机的排气装配温度至少有约莫288摄氏度，这足以将污水酿成蒸汽，使此中的无机物热氧化。简而言之，零废液污水处置惩罚体系可以把进入此中的任何无机物分化失。纳瑟夫说，整个历程不会孕育发生异味，重要的副产物就是二氧化碳以及清洁的水蒸气。
2004年，纳瑟夫用洗衣机整机以及一个5加仑的油漆桶制成为了第一台样机。颠末11代更新，今朝的版本耗损的能量只相称在10个100瓦的灯胆，它不像其他便携式茅厕污水处置惩罚体系那样使用无害的化学物资，而且可以按照需要定制。2007年，它得到了美国海岸保镳队颁布的船用卫生举措措施许可证。
零废液污水处置惩罚体系的用武之地不单单局限在船只，任何排气装配温度够高并拥有卫生间的交通东西均可以安装使用。除了了房车打造商，美国军方也对于此显示出了乐趣，其前方作战基地经常燃烧价格高达400美元/加仑的航空火油来应急处置惩罚污物。另外一个有运用远景的范畴是航空业，部门机型于洗手间加装零废液污水处置惩罚体系后，可以于航行历程中甩失重达227千克的污水。
9.便携式电动冲浪趴板
名称：凯梅拉趴板
发现人：杰森·伍兹
研发时间：8年
研发成本：4万美元
杰森·伍兹19岁时给本身买了一艘二手快艇。几个月后，他就感觉运输以及蕴藏这个快要5米长的各人伙又贵又贫苦。他想要一艘可以随时扔到车里然后带到水边的划子。不幸的是，世界上没有如许的工具。
依赖于加州纳帕新技能高中造就出来的下手威力，伍兹决议本身做一个。根据他的假想，这是一个由小型策动机驱动的碳纤维冲浪趴板，速率惊人，吃水深度只要15厘米摆布，重量不到16千克，一小我私家就能拖到水里。
但要找到轻巧的零部件颇费周折，伍兹终极从遥控船模配件商那里买到了微型射流泵。剩下的就是拆卸了：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策动机以及一个遥控飞机使用的启动装配，然后用胶带将外壳粘起来。“凯梅拉趴板”就如许降生了。虽然于水中进步患上踉踉蹡跄，但它照旧策动起来了。
今后，伍兹每一年做一个新版本，除了了不停革新转向以及推进体系，还将排气管挪到了吃水线如下的位置。第四个版本插手了碳纤维质料以及手把，时速到达了24千米；使用者可以经由过程按钮操控伺服体系让射流泵往返挪动，转向则仍旧依赖身体摆布歪斜来完成。伍兹今朝正于制作最新版本，它将使用电动以及丙烷混淆动力的四冲程策动机，时速无望到达40千米。
据伍兹预计，量产以后，“凯梅拉趴板”基本版的零售价约为1000美元。
10.能照出康健状态的“魔镜”
名称：医疗镜
发现人：傅明哲
研发时间：一年半
研发成本：未公然
2009年年末的一个晚上，正于麻省理工学院攻读电子医疗项目专业研究生的傅明哲让一些伴侣坐到一台手提电脑前，测试他新编写的一个软件，这个软件可以把收集摄像头酿成心率监控器。他但愿可以或许让大夫于无需触摸烧伤病人或者婴儿的环境下查抄病人的生命体征，或者者帮忙人们更利便地追踪本身的血汗管康健状态。虽然其时步伐未能及时运转，但获得的监控数据却相称抱负。
一年半以后，麻省理工学院媒体试验室里呈现了一壁年夜年夜的镶框镜子，这就是傅明哲设计的这个监控体系的进级版。这个双向博璃镜（一壁是镜子，另外一面是可以透视的博璃）后安装着一个与手提电脑相连的摄像头监控器，站于镜前，镜面上就会显示你的心率。换句话说，“医疗镜”不只能照出你的外表，还能照出你的内涵康健状态。
心脏于跳动的历程中，会向全身血管泵送血液。血液会接收光芒，是以，血管内流动的血液越多，皮肤反射的光芒越少。收集摄像头可以捕获这类反射光芒的细微变迁，并将数据发送到计较机上，经步伐解读后，即可转化为心率读数。研究职员正常使用高清摄像机追踪这些光芒的变迁，但傅明哲但愿借助简朴的收集摄像头，让所有的电脑以及智能手机都能化身为心率监控器。为此，他开发了一套算法，可以或许从摄像头捕获的所有反射光中分辩出心率的光芒模式，并编写了可及时处置惩罚数据的代码，让计较机即时天生心率读数。
傅明哲规划本年年末将“医疗镜”推向市场。他暗示，这套体系也可用来监测其他主要数据，包孕呼吸速度以及血氧浓度，这将使“医疗镜”更具潜力。
（陈丹）
/安博