广东省青少年科技创新赛 中学生“发明家”脑洞大开
■省实高一学生朱煜青正在演示为“渐冻人”发明的基于脑电波控制的残障人士生活辅助系统。新快报记者 夏世焱/摄
■新快报记者 沈逸云
通讯员 朱伯东
现在的00后中学生,脑子里到底在想些什么?这大概是许多学生家长的疑惑。他们为了“整治”让自己近视的“元凶”,发明了拯救“电子屏幕党”的防蓝光眼镜;受够蚊子的侵扰,想出了用城事污泥发酵成新型微生物灭蚊剂;受风靡全球的“冰桶挑战”启发,发明了服务于“渐冻人”的基于脑电波控制的生活辅助系统。
据悉,这三项发明日前在广东省科技含金量最高的比赛——广东省青少年科技创新大赛中分获金、银奖。而这些于日常生活获得创意灵感后,再利用强大的知识储备进行科技创新的点子,则是由一群来自广东实验中学(以下简称“省实”)的中学生“发明家”脑洞大开而来的。
1 拯救“屏幕党”
脑洞大开者:龚雷豫团队
为抓近视真凶 发现蓝光的危害
省实高二学生龚雷豫近视350度,“问医生自己为什么会近视,绝大多数都会回答,因为辐射。”做了一系列实验后,他发现辐射对视力的伤害并不如医生所述的那么严重,反而是另一种因素致害性更大,“这可能与电子屏幕发出的光有关”。为了找出“真凶”,龚雷豫与两位小伙伴购买了光谱测试仪,测出所有发光的电子产品屏幕的蓝光都异常高,“这便是伤害视力的‘凶手’”。
什么是蓝光?“并非如字面意思,是蓝色的光”,龚雷豫介绍,蓝光是一种能力,受到技术限制,现在手机、电脑等电子产品屏幕所被看到的光,都需要一个高能量来激活显像管,才能看到屏幕上的色彩,这时就会有蓝光进入眼睛,“只要是发光的电子屏幕,都有蓝光,都会进入眼睛”。
蓝光对视力的伤害有多大?龚雷豫做了一组小鼠实验,用高强度蓝光对小鼠照射24小时,以模拟一个人一个星期所需接受的蓝光的量。实验结果发现,小鼠视力明显下降,视网膜上有白色沉淀,视觉神经会有水肿。“这其中对于神经的伤害具有不可逆性”,龚雷豫解释,这意味着视力短期内有可能会恢复,但总体视力水平是会不断下降的,趋势是不会改变的。
与此同时,龚雷豫还透露,团队从一系列实验数据中发现,不同品牌的电子产品,发出的蓝光量不同。屏幕分辨率越高、画质越好、屏幕色彩越鲜艳的手机、电脑,蓝光越多,“视觉感受优异的背后,是要付出代价的。”龚雷豫说。
市面多数防蓝光镜
有二次伤害
目前,市面上有不少主打防护功能的各式眼镜,价格不菲。“墨镜只能防紫外线,对蓝光一点滤过效果都没有。”龚雷豫还透露,目前市场上多数防蓝光眼镜都是贴膜的,这将对眼睛视力造成二次伤害。他与团队曾购买多副不同品牌的防蓝光眼镜进行切割实验,在显微镜下,他们发现这些眼镜贴的膜由色粉制成,会使光发生二次折射,进入眼睛的蓝光反而比之前更多,造成二次伤害。“我们实验中的小老鼠用了这种蓝光眼镜,不但没有防护效果,视力反而更差。”
为了“整治”近视真凶,龚雷豫与团队通过查各种国内外文献、请教相关专家等方式,耗费大半年时间,终于找到一种特殊黄色颜料,与树脂一起按一定比例均匀混合,并联系国外眼镜厂家,研制出99%、95%、70%三种不同浓度的防蓝光眼镜。“我们是考虑到不同人群的需求”,龚雷豫说,70%浓度的防蓝光眼镜已经能滤掉大部分的蓝光,而且镜片接近透明,适合日常使用。但对于工作需长期使用电脑的人群而言,最好戴99%浓度的,虽然镜片偏黄,但能完全滤掉蓝光。“对于那些本身就不需要看这么久电子屏幕的人而言,能不看就尽量不看。”
2 灭蚊新武器
脑洞大开者:刘巍团队
从排污入江新闻 发现培菌新原料
夏季降临,扰人的蚊子又出没了。抱怨后,普通人只会点蚊香、挂蚊帐,而省实初三学生刘巍却打算研制新型的微生物灭蚊剂。通过查阅资料,他与另外两个小伙伴发现目前能作为灭蚊剂的微生物主要有两种菌种,但这两种菌种所杀灭的蚊子幼虫种类不一样,且此前未有人将两种菌种混在一起,发酵生长。
于是,刘巍团队首先做的是将两种菌种同时发酵,变成一种由双菌组成的微生物灭蚊剂,从而对蚊子种类起到杀灭的作用。这个阶段成功后,他们又面临了新的问题——依靠液态协同发酵的双菌,专业性强、失败率高,且后期工艺十分复杂,不利于市场大范围地投入使用。
正在这时,刘巍从电视上看到污泥排入珠江的新闻,这让他萌生了将污泥作为双菌种发酵的新原料的想法。“污泥中含有的某些有机物,可以满足两种菌种同时发酵生长”,刘巍说,污泥低廉、随处可见,而且一旦依靠固态协同发酵,只需将整个发酵物烘干、粉碎、制剂,就可以投入使用。
接地气
广州污泥或成蚊子坟墓
“我们把一种污染物,转为了有商业价值、高附加值的东西”,刘巍表示,广州河涌众多、污泥数量较大,若该微生物灭蚊剂能大规模生产、投入市场,将能“变废为宝”,有效地解决蚊子问题。与此同时,相较于化学灭蚊剂所产生的“抗药性”问题,微生物灭蚊剂在蚊子幼虫时便能将其杀灭,防止了变异问题,而且具有针对性,不会影响其它生物。
但刘巍坦言,由于没有做野外田间实验,尚未清楚某些重金属污泥到底对菌种生长是否有影响。此外,整个研究过程的材料由研究所直接提供,因此生产成本还未得知。“中考结束后,我们会完成这个研究,再申请专利。”刘巍说。
3 帮助渐冻人
脑洞大开者:朱煜青
靠脑电波发指令
操控机械代替瘫痪四肢
前段时间,“冰桶挑战”风靡全球,参与者用冰水从头淋下,瞬间低温致使麻木无力,让人体验“渐冻人”(即肌萎缩侧索硬化)感受。省实高一学生朱煜青从中了解到“渐冻人”四肢无力萎缩、只能靠大脑思考的日常生活状况。
“我想做一套没那么贵的系统”,朱煜青告诉记者,目前国外有研发脑电波控制机器的项目,但是这些项目是旨在读取人的思想,而且系统不稳定、造价昂贵。
“渐冻人”要如何靠脑电波发指令?朱煜青介绍,他制作出一个脑电波传感器,可分析人的7种脑电波,并传入电脑,分析脑电波的专注度值。当“渐冻人”集中精神,其专注度值高于在电脑设置的参数时,电脑便开始计时。当思考停止,计时随之结束。此时,电脑便会显示一个时间数,根据时间数字的不同,操作系统就会执行该数字所对应的程序,也就会完成相对应的动作。
“这个项目并非直接读取人的思想,而是读取人集中思考的时间,这样会更方便。”朱煜青表示,“渐冻人”戴上脑电波感应头套,通过思考,产生脑电波,从而“发出指令”,通过按轮椅上按键,操控机械臂,完成控制轮椅、发指定短信、倒水之类的行为。
