文_Text_Yvette
图_Photo_戴森设计大奖
戴森设计大奖是一项国际性的设计与工程大奖，旨在嘉奖、鼓励和启发新一代的设计工程师。它面向所有工程专业或设计专业的大学生和新近毕业生开放征集。该奖项由戴森公司设立的慈善机构詹姆斯·戴森基金会主办，基金会的目标是激发更多的年轻人从事设计工程行业。戴森设计大奖的主旨是针对某一特定问题设计解决方案。这个问题可以是困扰普通人日常生活的小麻烦，也可以是全球性的重大难题。最重要的是，解决方案需要切实有效并展现巧妙的设计构思。参赛者首先在国家或地区范围接受评选，入围者可以晋级国际赛。由戴森工程师组成的评审团将从中选出20项作品，再将国际20强递交詹姆斯·戴森爵士评审，最终从中选出国际大奖冠军、亚军和可持续发展奖得主。
2020年，戴森设计大奖中国大陆地区参赛作品数量创下历史新高，共收到300多项创新发明作品，作品总数在27个参赛国家及地区中排名第一。来自中国重庆大学计算机专业的刘森昊及其团队设计、研发的“Start Now一触即发”，凭借独特的创新性和可持续性脱颖而出，摘得2020年中国大陆地区戴森设计大奖冠军。这批年轻工程师，设想利用人体与外界温差发电，解决可穿戴设备的供电问题。获奖作品主打一款新型柔性高效温差发电器，能够自行充电，高效发电，长时间续航，大幅节省设备功耗，与相关技术对比单位功率成本降低约为51.56%，同时降低废弃一次性电池带来的环境污染。
进入中国五年来，戴森设计大奖见证了中国青年发明人才在冉冉升起，他们充满野心，要凭借智慧和才能在广阔的舞台闪闪发光。本届获奖者们面对中老年群体脑卒中、孤独症儿童呼吸障碍等问题，贡献了优秀的作品。
一触即发 Start Now
“一触即发”是一款应用于医疗领域、利用人体与外界温差发电的可穿戴医疗设备，不对人体产生伤害的同时，降低废弃一次性电池带来的环境污染、锂电池使用的能源损耗，减少家庭持续购买电池带来的经济压力。现阶段正在研发应用于人工耳蜗的电力提供。
一名人工耳蜗使用者自述：耳边突然响起“嘀嘀嘀”的声音，随后断电，世界寂静。现有市场上许多医疗设备都需持续性供电，但现有电池耗电速度快、持续成本高昂、一次性电池使用造成的环境污染严重。我们团队便思考利用人体生物能，为医疗设备持续性供电。
“一触即发”的柔性温差发电电池在不受外力损坏的情况下能够长久使用，续航时间长，产品环保度较高，操作简单便捷且对应用于人体的医疗设备友好。市面上现有非充电式的“锌-空气电池可使用时间仅为2-7天；充电式锂电池造价成本高昂，供电时间短暂，每天都需要充电；其他温差发电装置制作工艺复杂、成本高昂、发电效率较低、人体皮肤的亲和性不足。
人是恒温动物，在日常活动中人体的温度会与外界环境形成一定温差，产品正是利用该温差，通过发电器的热端吸收人体热能，利用塞贝克效应发电，再由发电器冷端散发出多余的热能，通过外电路为设备供电。在产品的具体造型上，我们选择温感较为明显又靠近耳部的肩胛骨位置，制作了一款能够紧密贴合背部肩胛骨位置的产品，利用温差发电，通过较短的一根电线就能够为人工耳蜗持续供电。
本发明涉及温差发电器，利用人体皮肤与外界温差，将人体热能转化为电能的柔性可穿戴温差发电器，同时提升了发电效率，解决市场痛点，为部分可穿戴医疗设备提供高性能的供电源，提高设备的使用寿命。在第二代的技术研发后，团队提出了一种新型的制备工艺方法，改变了科技成果转化初步存在的问题：热量散失率较高、发电效率较低、能量转率较低等问题导致很多的设备都没办法适用，局限系数高。第二代技术设计出一种新型的整体性包裹，俯卧式元件排布结构的新型柔性可穿戴温差发电器。相比，能够降低单位功率成本51.56%，在26℃±3℃的环境下，输出功率几乎不变，使得温差发电设备可以更加普适化。关于人体温差发电设备的研究，已经成功申请两个发明专利，一个实用新型专利，对项目进行了前期技术准备和实验测试。
设计者：刘森昊（重庆大学计算机学院计算机专业）/冯柯（重庆大学艺术学院产品设计专业）/何山（重庆大学艺术学院视觉传达设计专业）/赵晴晴（重庆大学建筑城规学院城乡规划专业）/史慧琳（重庆大学经济与工商管理学院会计ACCA专业）/李悦琪（重庆大学美视电影学院播音与主持艺术专业）
未来计划：在未来，我们基于温差发电器，预计打造医疗穿戴设备系统电源中心端，让温差发电应用于人体植入医疗器械、需要较大功率的医疗设备等，产品形态由现有对称式蝶形结构贴合肩胛的背部穿戴设备发展到，充电腰带、充电手环等其他可穿戴设备。
脑卒中康复设备 FIST FIX
FIST FIX是一款为改善脑卒中后手部康复时患者的枯燥抵触情绪、增加客观评估次数、改进康复作业与训练并减少耗时的软硬结合产品。轻量无线化的康复设备监测患者手部运动，游戏化的交互方式改善康复枯燥，交互界面的设计整合手眼协调、空间认知与传统作业治疗，客观记录康复进展，减少患者康复耗时，减少脑卒中后抑郁等心理疾病发病率。
脑卒中在世界范围内都是中老年群体重大健康威胁，其存在发病率高、致残率高、康复过程长等问题，其中脑卒中造成的上肢功能障碍是对患者重返社会影响最大的。而国内综合医院康复科在作业治疗中存在设备适配差、患者康复体验差、康复反馈间隔长等问题。因此为帮助中老年脑卒中患者拥有更好的手部康复体验并提供及时地反馈给医患双方，想到了使用手部监测设备加交互游戏的软硬结合方案。
目前的康复设备以设备辅助患者进行特定运动为主要导向，其往往有设备体积大、价格昂贵、不易移动等问题。FIST FIX则更多思考患者在康复过程中的情感感受，以提供即时的康复反馈，帮助其增加康复信心。其次，轻量化低空间低成本的设备满足了未来患者居家或社区康复的需求，最终采用不同交互游戏模式复刻传统的作业治疗并融合手眼协调等训练以减少整体康复耗时。
FIST FIX整体由两大部分组成：位于PC端基于UNITY3D设计的三阶段康复游戏的交互界面；通过ARDUINO与五个电位器和HC-08蓝牙以及陀螺仪与电池组成的无线手部检测设备。患者在康复中只需要戴上手套结合PC端的游戏进行个性化音游或“捏柠檬”等游戏，便可在后台记录每天患者手部运动的最大幅度、运动次数等数据，帮助患者每天看到康复进展增加信心减少抑郁倾向并方便医护了解患者改进诊疗方案，以尽早让患者居家或社区康复减少医疗资源消耗的目的。
在前期确立问题后采用文献研究法、访谈调研法、观察法等研究方法，研究脑卒中康复过程中病人与医护的需求以及痛点。随后结合相关手部医学知识对康复运动中的对指活动监测方式进行机械化转换。通过电位器与机械结构将手指屈伸转化为电位器信号。将电位器与ARDUINO以及HC-08蓝牙与陀螺仪电池等整合为功能原型并采取护臂承重保护患者手部。将数据通过USB转TTL传输至UNITY3D中进行可视化开发。结合功能恢复期的三阶作业治疗进行交互设计与游戏模式开发，迭代两代游戏最终形成软硬结合的FIST FIX最终原型。通过对仁济医院康复科医师的访谈进行设计评估，改进游戏内容与康复评估界面。
设计者：周天宇（上海交通大学设计学院工业设计专业）
未来计划:未来将在研究生阶段改善传感器方式与康复评估，并且以对照组方式研究不同交互模式下患者运动的积极性与康复有效性以及患者的心理情感中是否减轻压力并能乐观自信的进行康复运动。并搭建居家或社区康复时数据与专业医生的共享平台。
逐光 Light Chaser
用轻智能的方式为孤独症儿童群体提供一个趣味化的呼吸训练体验。此训练器能引导孩子用正确的方式呼吸，为语言训练做准备。同时为呼吸训练带来愉悦感，使孩子能够主动坚持训练。孩子可以利用呼吸协调心态，协助治疗孤独症。
通过呼吸训练器进行正确的呼吸训练，矫治孤独症儿童的呼吸障碍，对于改善其言语和语言障碍、培养其沟通交往能力尤为重要。另外，从孤独症儿童的兴趣出发，他们往往对旋转性的重复动作的物体情有独钟，因此运用旋转的光效引发儿童游戏乐趣。
相比传统三球式呼吸训练器，更加智能化，趣味性高，产品化程度高。相比握持式机械呼吸训练器，训练过程进行了可视化处理，训练效果更直观，同时具有反馈激励机制。相比高专业性的智能训练器，省略了APP，并去数值化，使交互操作更简易，反馈更直观，易于儿童使用。相比呼吸训练玩具，在保证趣味性的基础上训练更专业有效。
原型程序由一块Arduino UNO R3单片机搭载并运行，利用呼气传感器结合代码实现呼气与吸气的时间与速率检测，通过按钮开关结合代码实现模式的选择。通过MP3模块和扬声器输出开机系统音效、引导音效与反馈音效。LED双灯环的内环是引导灯，外环是追逐灯，呼气时灯光转速较快，吸气时较慢，不同模式下灯光颜色不同，呼吸标准时追逐灯变成彩色。灯环也提供反馈光效。呼吸标准时会增加LED灯带上点亮的灯珠数量，四盏灯亮起时当前模式完成，灯环出现反馈光效。
设计者从最初概念出发，发散出产品雏形，即通过吹气来控制众多小物件（如风车）旋转、河流状灯带亮起，并有音效反馈的沙盘游戏，该方案注重使用乐趣，但形态欠佳。然后通过画草图、揉黏土、建数模等方法对产品不断进行推演，在保留物体的转动、灯光的流动这两个元素的基础上，确定了圆润可爱的产品化形态和行之有效的训练模式。接着简化产品外观，舍弃实体的转动，确定了用两个环状灯的旋转光效分别来指引用户呼吸动作和反映实际呼吸状况。增添人机关系和交互逻辑，确定了产品的放置有一定倾斜角度，呼吸器嵌入在主体产品中、易收纳且形态方便握持，模式选择的按键图标带有功能语意。最终产品外观呈现协调一体和圆润可爱的造型，内置灯光能以不同色彩亮起旋转，具备多种训练模式可供选择，符合孤独症儿童使用者的形象，也在趣味性和有效性之间达到平衡。
设计者：李承翼/黄铃博/刘云慧/单玉博/张雨嫣/杜思雨（江南大学工业设计专业）
未来计划：首先丰富并加强产品光效效果，再改用更专业有效的传感器并进行代码的迭代，随后实现技术原型与产品模型的整合。将产品投入实际用户群体进行可用性测试，并根据结果进行产品的迭代与升级。最终实现具有功能价值和商业价值的产品的量产。
易舱 E·SHELTER
这款产品为控制传染疾病而设计，旨于解决现有临时改建医院环境混乱的问题。通过模块化的设计方式，功能模块和功能空间可以灵活地组装到不同类型的医疗分区中。
传染病会在短时间内造成大量的医疗需求，尤其体现在针对轻度患者集中治疗的隔离病房的需求上。但现有改建医院在建设和使用中存在很多问题，如患者隐私保护、改建速度、医生工作经验等。所以我把医院的功能分成小的区块，就像搭建积木一样，使用时可快速拼接成不同的医疗区域，从而满足临时医院在短时间内快速接诊和安排住院的需求。
在处理突发公共卫生事件时，往往很难做到同时保证速度和质量。现有的临时医院在施工中仍采用传统的木工方法，现场施工不仅浪费时间，还会导致施工效果不一致，难以形成标准。于是在新的设计中，我采用了模数化和模块化的设计方式。它使得构建医疗模块就像搭建积木一样简单，医疗团队可以根据具体的患者数量和场地形状灵活安排这些模块，形成不同的医疗单位和功能分区，使得临时医院更加多样化。此外，该产品容易建造，可以用更少的人力改造更大的面积，使用效果更好。
该产品的形式类似于搭建积木。该产品由功能模块和基础隔板两部分组成。在调查和分析治疗过程中医生和患者行为的基础之上，一系列的模数尺度被总结，并由此构造出抽屉、橱柜、显示器等功能模块。使用时，设计好的功能模块可以根据需求安置在基础隔板之上。基础隔板由木制的面板和底部的滚轮拼接而成，两个半封闭的木板组合在一起，可以在不同的角度展开，围合形成不同的空间。基础隔板和功能模块协同形成不同类型的功能空间，这些小的空间通过侧面的隔帘可以和其他空间相互连接，形成功能分区，包含普通病房、多人病房、重症监护、诊室、护士站等。此外，产品还可以根据场地具体情况进行DIY设计，具有更强的灵活性。
设计利用隔帘的颜色、区域照明完善了临时医院的功能分区和光色体验，并利用合理的人机工学布局，改善了患者的空间隐私及相互交流的问题，提高了医生查房的效率。简易可替换的设计形式，能够减少资源浪费，也保障了灾难之后的环境安全。
设计之初，设计者对现有临时医院的改造方式、基础场地、使用效果进行了评估，并从建设及使用等多个角度对现有临时医院存在的问题进行了考察。在调查过程中，我发现临时医院设计的难点在于如何根据实际场地灵活搭建不同类型的医疗单位。所以我想到了一种新型的预制建筑，它可以提前储存，且在需要时可以快速建造。此外，我对临时医院的医生和患者进行了访谈，分析他们在治疗过程中的行为以及对空间环境的需求。接着，我对不同行为和动作下人体尺寸的数据进行了总结和分析，找到一套合适的模数尺度。最后，模块化网格的基础上，我设计了不同的功能模块，如存储模块、设备模块、照明模块，以满足患者和医生在治疗过程中的需求。其形式也便于工人快速重建。
设计者：张兆宇（清华大学美术学院工业设计专业）
未来计划：这是一款旨于解决当前实际问题的设计，可以由政府机构制作，作为救灾储备物资。因此，在后期的迭代过程中，工程技术领域的更多可行性将被进一步探索。
监控颈枕 Monitor Neck Pillow
这是一个颈部枕套，通常放在颈部。其主要功能是当电脑用户的姿势出现问题或工作不在状态时，通过振动按摩提醒用户，同时维护用户的健康。
随着科学技术的发展，人们的学习和工作已经离不开计算机了。由于电脑功能丰富多样，人们很难集中精力，总是一不小心就去了一些娱乐网站。同时久坐带来的种种健康问题不容忽视。这种设计希望提醒用户在按摩颈部的同时，纠正姿势或集中精力。
与传统的监控设备相比，监控颈枕并不是强制性的。它仍然保留用户使用网络的权利，给用户一种轻松自由的感觉。由于它的便携性，这个设备不会给用户额外的负担。同时，按摩可以减轻电脑对用户颈部和背部的长期伤害，提醒用户后是否需要做一些改变，但是实际能得到的效果，取决于用户的目标。
通过在枕头上的传感器，包括陀螺仪、相机等，来监控用户的姿势和电脑的使用情况。一旦发现使用者颈部弯曲、驼背或分心，就会开始振动按摩。整个装置体积小，重量轻，不会给用户带来额外的负担。
设计过程首先通过对相关按摩设备的调查和分析，得到了更符合人体工程学设计的颈枕形状。然后分析了解相关的振动模式和纺织材料，制作出最合适的颈枕，最后嵌入振动设备和传感器，调试检测功能，检测的主要算法为边缘检测找出亮度特殊的判定为电脑屏幕，如果屏幕本身的特征符合判定条件，就认为用户分神。最终产品完成。
设计者：倪文逍/倪文遥（浙江大学数字媒体技术专业），朱家辉（浙江大学工业设计专业）
未来计划：许多方面仍在改进，如产品的形状、填充材料和外壳材料。但最重要的是改善振动条件的判断条件。我希望在未来尝试更新其他更有趣的传感器，使这个枕头更智能。
室内吸音板 ACOUSTIC COCONUT FIBER PANEL
这是一款基于椰子纤维材质的吸音板是一种用纯天然材料制作的室内吸音板。它是人造纤维吸音板的绝佳替代品。这种可持续产品通过独特的加工方式，来减少产品对于使用者带来的潜在健康危害。同时，新的材料，配合新的造型，为室内空间带来一种新的体验。
如今人们在室内常用的人造纤维随着使用时间和物理环境的变化，会逐渐老化，持续脱落细小纤维。在这个环境中长时间工作的用户会将这些细微纤维吸入肺中，造成潜在的健康风险。在调研食品产业时，我发现了椰子壳的纤维是相对于食品产业废弃的副产品。椰子纤维来源于成熟椰子的棕色纤维化壳，它天然的纤维属性，让我联想到我一直在持续关注的声学材料的领域。所以我开始思考是否也可以为这种符合可持续设计的椰壳纤维材料带来声学属性。
从产品视角看，椰子纤维吸音板使用了100%的天然材料，不包含任何化工添加材料。对比常用人造纤维，对环境更加友好，健康风险更低。其次，椰子纤维作为一种食品工业副产品，再产品化可以增加其价值。另外，清洁、干燥、冲压这样的加工流程尽可能地减少了有害物质的排放，符合可持续发展的理念。而从用户角度，一种新的材料在不牺牲所需功能上，能够带来新的视觉和感官体验。这种新奇的、略带异域风格的室内产品，打破常规，给用户创造了更独特的体验。
通过大量有关天然纤维的声学性能文献调研，我收集到很多关于椰子纤维的数据。例如纯粹的椰子纤维制成特定厚度板材在50赫兹至500赫兹的牺牲效果要优于玻璃纤维板。而白噪音与普通男性成年人说活声音在50赫兹至400赫兹中。所以椰子纤维足够适用于非专业吸音要求的日常空间中。如果有其余材料的加入，如PU泡沫，更细且不均匀的纤维间隙与气泡孔会带来更强的吸音效果。
现有的椰子纤维经常会被用作园艺产品的材料，例如花盆、花园土等。这些产品均采用热冲压的方法，通过高温高压将椰子纤维瞬间变形，冲压成三维的形态。我将我的产品的外表面设计成特别的曲线肌理，进一步增强了减少反射的吸音效果。而这样独特的造型风格，也为城市的室内环境带来的不一样的体验。
当设计者通过文献的调研验证了椰子纤维材料的声学可行性后，我购买了大量椰子纤维进行试验。在清洗、晒干椰子纤维后，设计者手工制作了冲压模具。因为可以支持的压力与模具的达不到工业级别，所以参照其研究的一篇文献中的实验，添加PU泡沫进椰子纤维。通过不同的材料配比，得出了两块样本，从而验证了塑性形与直观视觉感受到它的纤维与微孔特性。而当考虑到可持续产品理念、天然材料的独特优势、椰子纤维本身的声学功能，并结合可以达到的工业加工技术，在最终概念中选择采用纯粹椰子纤维的加工原料制备方法。
进入到造型与外观设计中，首先考虑到的依旧是服务于声学功能。研究了超静室与专业级吸音棉的独特形态，总结出以下规律：通过表面的凹凸起伏肌理来的打散削弱声反射。同时，联想到椰子纤维的原产地——广泛的东南亚沿海地区，从而提炼出浪花与水波的元素。通过对自然水波形成的数学研究与参数化建模，我得到一些规律化的造型。但当设计者拟真这些较为规律造型时，它产生了相悖的机械规律性。最后我通过图像采集来生成了自然随机的曲面造型。通过随机的组合，产生一种自然的、放松的、有呼吸感的造型风格。这也为高压、忙碌、单调的室内空间注入了更多的活力。
设计者：华弘（清华大学美术学院、麻省艺术设计学院工业设计专业）
未来计划：椰子纤维吸音板依旧在室内装修材料的标准要求上需要进一步的优化。比如防火要求。目前在效果示意中仅展示了常见的天花板安装形式，更多的安装位置与方法可以被设计。例如如何组装到墙面，或是如何与照明结构配合。有更多的表面肌理图形设计，来丰富产品造型，以适应不同的室内装修风格需求。作为一款商品，在商业可行性中依旧有着比较大的困难。一种新的原材料意味着新的生产供应链，增加一定成本。同时可能依旧难以刺激消费者接受这样一款独特而又创新性的产品，难以形成需求窗口。
二手烟净化颈环 SHSF-SECONDHAND SMOKE FREE
这是一款通过负离子技术和过滤材料，吸收处理二手烟气的颈环。旨在降低烟民对于他人的影响，打破由于吸烟造成的隔阂。佩戴它可以成为一种时尚，彰显佩戴者关心他人、乐于改变的态度。
我们发现很多烟民由于二手烟影响了周围人的健康和感受，与身边人存在分歧和隔阂。一些烟民不想戒烟，但同时希望能够降低二手烟对他人的影响，这时他们会需要一款能够将烟气吸收，同时不会对自己的习惯造成太大改变的产品。
我们的目标用户是特殊的，我们的产品是为愿意关心他人健康的吸烟者设计的。我们相信这样的产品在社会中的很多场合都是有意义的，无论是在健康层面，还是在人际交往层面。并且佩戴它可以成为一种时尚，彰显佩戴者关心他人、乐于改变的态度。
通过负离子技术，结合流体力学，利用康达效应，使用三相异步无刷电动机驱动，将负离子通过负离子发生器顺着颈环弧度喷出，释放到空气中，形成动态离子场。这时高活性负离子能与烟雾相互吸附。再利用HEPA等过滤材料对烟气进行处理。
当有了想法，首先尝试了将烟支插入型、吐气时对准装置的小口的模式。但这种方式对吸烟者吸烟的动作改变较大，同时吐气时自由体验降低；其次，选择了面罩、手环等多种形式吸收烟气，但便携度、美观度都有所降低；最终确定颈环的形式，同时保证了便携度、美观和功能性。
设计者：吴依辰/黄然/郭思宇/苗逸凡（同济大学工业设计专业）
未来计划：希望能够对其进行多次性能测试，能够做出实体产品，同时在外观和细节上有所改进。最终成为一款市场化产品。
盲生录音笔记系统 LEARNING RECORDER
目前，盲人学生仍会通过书写盲文来做笔记。这意味着普通学生每分钟可以写下80个字的同时，他们每分钟只能写下20个字，记笔记和复习知识的效率低下。同时，在视力缺失的情况下，整合和构建信息也存在困难（Warren，1994）。该设计旨在整合盲生当前有效的学习方法和资源，帮助盲生构建知识体系，提高其学习中的自主性。
当设计者作为志愿者，为本地盲人学生教授音乐时，发现他们在学习上面临着巨大的挑战。在中国，有42000名盲人学生在特殊学校学习，但只有不到1%的人进入大学或专业院校，而其余大多数人都成为了按摩师。盲人学生在努力适应这个世界，投入了很大的精力来学习使用工具，但他们的学习动力较低，不仅严重依赖老师和家长，且由于视力下降，在构建信息方面也有困难。我们作为设计师，该如何帮助盲人学生改善学习体验，帮助他们实现学习目标呢？
该系统整合了盲生当前有效的学习方法和资源，特别保留了教师、家长和自身环境这三个要素在学习过程中发挥的积极作用。同时，这款设计通过实体交互帮助盲生理解信息层级，降低了盲生构建知识系统的门槛，提高了他们的学习自主性。
这个录音笔记系统的目的是帮助盲生做笔记和复习知识。通过录音笔记设备，学生可以轻松地录制课程，在课堂上标记关键时间戳，并在课后通过按键交互快速定位到课堂标记。设备上的三个同心的圆形旋钮代表着三个信息单元-小节-知识点的层级结构，帮助盲生理解知识架构。学生还可以通过连接两个设备来彼此分享自己的笔记。同时，该系统还包含一款手机应用程序（app），允许教师和家长将听力材料上传到录音笔记设备并查看和监督学生的笔记和复习情况。此外，该系统设有一定的激励机制，帮助学生养成学习习惯并建立学习兴趣。
进入特殊学校进行实地调研和访谈，了解背景，收集问题。梳理盲生学习体验中存在的主要问题和设计目标。头脑风暴设计概念，绘制草图。制作初步概念原型机并进行用户测试，发现手持录音机的形状等问题导致盲人无法分辨产品方向。完善设计，3D打印原型机。
设计者：高玮婷（湖南大学设计艺术学院工业设计专业）
未来计划：进行更多的用户测试，收集更多反馈，改进设计细节。探索语音交互，区分出用户青睐使用语音输入而不是有形输入的场景。改善用户流，使设计对盲人用户而言更加人性化。