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放飞想象的翅膀（一）

——《大众科学》推出2014年创意发明

刘霞综合外电 //m.auribault.com 2014-05-06 来源：科技日报

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　　为了挽救更多生命，由老兵、科学家和工程师创立的RevMedx公司研制出了一种口袋大小的止血装置Xstat，其能在15秒内为致命的枪伤止血，这比用传统的纱布和绷带止血更有效，且操作起来更加简便。

　　这种止血装置类似于大号的注射针筒，针筒内填充了一种特制的压缩海绵，海绵由木纤维制成，表面涂有帮助止血的凝结剂，并被压缩到了原来大小的四分之一，当被注射进伤口之后，十几块药片大小的海绵就会快速膨胀填补伤口并止血。与此同时，海绵内的消炎药还会在止血的同时帮助伤口消炎，为后续治疗争取更多时间。

　　不过，这种装置也并非完美无缺。据媒体报道称，虽然使用这种装置止血快且痛苦小，但伤好后取出海绵时还是会给伤者造成痛苦，所以，RevMedx公司还在研发可以留在人体内的生物降解海绵。

　　《大众科学》获悉，今年4月3日，美国食品和药物监管局（FDA）宣布，Xstat可以作为一种医用材料使用。这就意味着，军医们可以将其放入自己的急救箱内。但战场并非这一设备唯一能发挥作用的地方，执法机构、救护机构以及其他紧急反应机构都对配备这套设备表现出了浓厚的兴趣。另外，在俄勒冈健康与科学大学的帮助下，RevMedx公司甚至研发出了一款能阻止产后出血的设备。

　　主要发明者：肯·格里高利

　　到目前为止的研发成本：500万美元

　　生产商：RevMedx公司

　　市场成熟度：★★★★☆

　　“吉他之翼”：给音乐插上灵动的翅膀

　　在过去的10年里，音乐设备数字接口（MIDI）已经完全改变了音乐的制作和演奏方式。在这种潮流的引导下，来自美国德州的Livid Instruments公司的团队开发出这款“吉他之翼（Guitar wing）”无线乐器控制界面，不仅功能非常强大，而且使用也极为便利。

　　“吉他之翼”无线乐器控制界面是一个可与吉他或是贝斯连接的无线MIDI控制器，在外型上如同一只翩翩起舞的蝶翼，优雅漂亮，就好像给吉他装上了一只隐形的翅膀。通过内置的蓝牙和软件插件，“吉他之翼”能很好地与各大数字音频工作站（DAW）、软件效果器、IOS应用程序和音乐设备数字接口效果器进行无线连接，吉他或贝斯演奏家可以通过蓝牙一边演奏、一边无线控制音乐软件，比如背景音乐的播放，或是调节吉他效果器的参数等等。

　　这款设备预计于今年春季上市，目前暂定售价为199美元。

　　发明者：特拉维斯·雷丁、马特·莫尔德弗、杰·史密斯

　　到目前为止的研发成本：10万美元

　　生产商：Livid Instruments公司

　　市场成熟度：★★★★★

　　舒适电暖气：让旧锅炉系统重焕生机

　　电力工程师马歇尔·寇克斯在攻读博士学位期间，搬进了曼哈顿一个有90年历史的老公寓。乔迁之喜还未来得及结束，他就开始感受到，在寒风冷冽的冬天，待在屋内感觉更像是闷热难耐的夏天：锅炉上的暖气片每时每刻都在向外散热，即使在寒气刺骨的晚上，其散发出的热都会让人感觉像在夏天般闷热难忍。每次，寇克斯都会被热醒，随后发现身上已大汗淋漓，衣服已经湿透。他只能将窗户打开，结果，又会因为暖气片关闭而被冻醒。寇克斯说：“这是一场持久战争。”

　　受到影响的并非只有寇克斯一人。美国纽约州能源研究和发展机构的数据显示，在美国，每10户家庭中，就有1户家庭依靠蒸汽或者热水来取暖或做其他事情，而其中有30%的热会被浪费。寇克斯推算，仅仅这一项，曼哈顿的需要支付的成本约为7亿美元。另外，燃烧民用燃料油（例如在锅炉系统中使用）也会向空气中排放与儿童的过敏有关的有毒物质。

　　寇克斯认识到，如果能只将房间所需的热存储起来，并让剩余的热转移到他处，或许能更好对陈旧的供暖系统的温度进行控制。因此，他研制出了一个充电的暖气片，可以改进房间的热分布格局。这套名为“Cozy”的设备可以在整栋建筑内使用，其主要目的让锅炉系统耗油更少且产生的污染物更少。

　　工作原理：

　　1.锅炉会将水加热成100摄氏度的蒸汽，蒸汽会在整栋楼的暖气片之间流转。

　　2.靠近锅炉的暖气片最先被加热，且最后被冷却下来，然而，建筑内的恒温器常常根据最远且最冷的公寓的温度情况来设置。

　　3.Cozy暖气片会将热留存起来供以后使用，并阻止过量的热进入房间。

　　4.这套设备会测量房间的温度，且只会在需要的时候朝房间吹热空气。

　　5.租客可以使用应用程序来调整房间的温度，这套应用程序会通过WiFi同Cozy电暖交流。

　　6.多层覆盖的暖气片会更快地将热量转移到大楼内最需要热的地方。

　　主要发明者：马歇尔·寇克斯

　　到目前为止的研发成本：50万美元

　　生产商：Radiator Labs

　　市场成熟度：★★★★☆

　　“泰坦之臂”：让普通人瞬间变身“大力士”

　　中风后活下来或受重伤后恢复如初，对当事人来说都是一场漫长的考验。物理疗法见效缓慢、劳心劳力且不能保证伤者可以完全恢复。机器人外骨骼能提供受伤的身体恢复健康所需要的支撑，也可以让身体更具力量，但其售价超过1万美元，身价与一辆汽车相当；不仅如此，在使用时还必须将其锚定到墙上并插入一个插座内。

　　有鉴于此，早在2012年年底，4名来自宾夕法尼亚大学机械工程专业的学生组成的研究团队就开始致力于研制一款便携式且人们能买得起的外骨骼。经过两个学期的熬夜和周末加班，伊丽莎白·贝蒂、尼古拉斯·麦吉尔、尼克·帕洛特、尼可拉耶夫·弗拉基米罗夫终于研制出了一款名为“泰坦之臂（Titan Arm）”的机械外骨骼，这是一款高效且轻便的外骨骼，拥有功能惊人的机械手臂。其驱动器或者说电子肌肉能在治疗性运动中提供阻力，而且能增加使用者的臂力，使用者不费吹灰之力就可轻易举起近40磅（18公斤）重的物体。

　　为了确保“泰坦之臂”的外部框架比其他机械外骨骼更纤细，以及更容易为病人所用，该研究团队将其驱动器置于背包内而不是手臂上。他们也用铝来制造负重的零件，从而使该机械外骨骼更加轻便并减少能耗。从外观上来看，这款“泰坦之臂”就像一款可穿戴式设备，背上驱动器并套在手臂上，瞬间就可以“变身”为大力水手。

　　大部分零件都由可回收的3D打印塑料构成，构造上也很符合人体工程学的原理，而且还防水。另外，电子学方面的负责人麦吉尔研制出了一套软件—传感器包，其能追踪手臂的运动并无线传输数据。这就使病人能在家里使用“泰坦之臂”，治疗师可以对整个治疗情况进行远程监控。最重要的是，其2000美元的造价，相比市场上类似功能机械臂1万美元的价格，要便宜很多。

　　研究人员表示，这款机械手臂对建筑业的帮助会很大，建筑工人可以很省力地举起重物。而其在健康保健领域则更有意义。这款机械臂不仅能帮助手臂和背部受伤或中风的病人恢复肌肉功能，也能增加他们的生活自理能力。同时，对于一些身体有残疾的病人，该机械臂也能帮助改善他们的生活质量并提高其独立生活的能力。

　　尽管目前该设备还远远达不到商业产品的标准，但几位年轻的设计师对此充满信心。他们希望有朝一日“泰坦之臂”可以成为生活中必不可少的工具。从背伤病人的复健工作到送货工人的搬运工作，其都能胜任。帕特洛说：“我们一直在关注3D打印技术，希望能够使用3D打印技术定制出相关零件，就像定制服装一样。”

　　供电:锂高分子电池能持续供电一整天。

　　肌肉:背包内的一个电动马达会拉动钢索让滑轮旋转并引起手臂运动。贝蒂设计了一套支持系统，可以在腰带、肘带和支撑板上均匀地分布重量。

　　脑部:软件会阅读铁关节内的磁性传感器的位置，从而指导运动，操作者会通过一个手持设备对运动进行控制。

　　发明者：伊丽莎白·贝蒂、尼古拉斯·麦吉尔、尼克·帕洛特、尼可拉耶夫·弗拉基米罗夫

　　到目前为止的研发成本：2000美元

　　生厂商：不详

　　市场成熟度：★★☆☆☆

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编辑：尹盼秋