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来自Maker们的心路历程
2017年10月11日

【SCIE网站2017年10月11日讯】2017928日,中午的教室沉闷而压抑。懒撒的暖风被艳阳烤得晕头转向,不经意地撞到了窗户上,和室内舒爽的冷空气打了个招呼。坐在我前面的Eden突然拍案而起,喊道结果出了!我们是第一,那一刹那我内心中掩抑了许久的一句“Yeah”终于吼了出来……    


 
时间回到825日,那个四个对生物有那么一丢丢兴趣的四个人初次谈起Maker项目的日子。那天晚上,四个人决定,要以生物的名义,搞一场有意义的事。
 

我们最初的想法是在生物这个范畴内,做一些有趣且有意义的实验,比如说,用Protease作为洗衣剂分解蛋白质污渍①、使用Pectinase提炼果汁品相②、提取Penicillin③、制取可以喝的生物可降解墨水或检查普通能量饮料的毒性④……

本段注解:

①这个方案被Charles的一句话否决了:各位,Protease好贵啊,最便宜的也是要400-500。

②被一样的原因被cancelled out了。

“…不是不可行啊,只是需要15-24小时连续加糖与提供氧气” c.r.Jason

……给小孩玩的?

 

  在经过5天的讨论后,Jason提出了我们最终作品的雏形:你知道有一种玩具,是一个圆盘,两头穿线,转动圆盘扭住线,然后只要拉动圆盘,这个圆盘就会先朝一个方向快速转,然后在反方向转,通过这样产生的离心力可以分离血液、同时可以得到被分离出的病毒株体,从而检测血液中是否存在Malaria(疟疾)。这种设计被称为“Paperfuge(纸片离心机)。 

  但是,这个想法很快遭到了质疑,原因是这个东西偏物理诶”“和生物元素的关系不大。但是在没有更好题材的情况下,我们最终选择了这种设计。事实上,这种类型的设计早已有前车之鉴,来自MIT麻省理工学院的Manu Prakash教授已经将这种产品真正地投入了实践中。那,它还有发展空间吗? 

  很快⑤,我们在不断地制作与改进的过程中,柳暗花明又一村般地找到了它的改进之处与新用途。首先,纸片离心机的转速无法被改变;如果在实验室中它被要求去完成更多的任务⑥,它的单一rpm无法满足分离不同物质的需求;其次,纸片离心机的作用可以更加多元化,如在生活中分离果汁中的杂质、在化学实验中分离不可溶沉淀与溶液,等等。

本段注解

⑤:大概20天左右吧,可能更长一点。嗯。

⑥:如:提取质粒、分离菌液与菌体。

 

  基于以上缺点,我们对它做出了一些决定性的改进。

  根据对机器人与机器制造方面有所成就的Eden大神超过6小时的搭建与编程,我们为纸片离心机设计与组装了机械臂与动力马达,通过EV3驱动,可以根据程序改变纸片转动时收放绳子的时间,这样转速可以通过绳子的收放时间与力度被改变,而当机械臂末端滑轮感应到绳子的扭曲停止后,即可根据转动情况改变收放时间与力度。在机械臂的作用下,纸片离心机的rpm可以被很好地被控制。 

  同时,我们采用多种不同性质的绳子。这个过程是极其繁琐的,作为Finance Manager的我在采购绳子时很贴切地感受到了网购的不便以及一种绳子失败时的心情⑦。然而,这并没有阻止我们的进程,在不断实验中我们终于找到了最合适的绳子,当纸片终于以飞快的转速旋转起来的时候,我们四个人顿时欢呼了起来⑧。

本段注解:

⑦:第一种绳子断了,第二种也是。嗯。第三种也是。第四种作为弹力绳,很好地诠释了什么是真正的弹力,它上下颠簸时抖得全组头晕。

⑧:我们是如此的高兴,以至于没有注意到站在背后的Miss D。

 

  在使用化学沉淀作为要离心的物质时⑨,我们将”cloudy/milky solution”分离成了蜷缩成一团的沉淀和透明的上清液,这也再次印证,纸片离心机是可以被提供到普通学校实验室中的。

本段注解:

⑨:血液实在太难找了,我们的两位组员跑遍整个菜市场和肉摊都没能找到一滴血,于是只好使用果汁与化学试剂作为替代品。令人欣慰的是,分离效果十分明显。

 

  在比赛开始前,每个人都感受到了压力。参赛的队伍甚至包括绿洲学校的团队,而深国交的其他组也充分地展现了他们作品的优势与新意。比如说,自动浇花机(这东西至少省了人力,但是它的浇水能力和你在洗手间里的表现差不多——我的意思是,它取决于你)、无人机(天哪,这年头最火的就是无人机了,但是把它作为创新……谁知道呢)以及自动板擦(说真的我很欣赏这个创意,它可以防止某位老师在擦白板擦得大汗淋漓时一气之下把板擦扔到垃圾桶中)等等等等;但我们并没有因此感受到紧张,因为我们明白,我们的作品更是具有自己独特的特点,它不需要电力的存在,却可以顺利地操作与运行。这是我们作品的精髓?。ɑ氐悖?!

 

  927日进行的Maker’s Culture比赛中,我们四人分工明确⑩,在展示的过程中多位老师展现出了令人难以置信的兴趣,其中一位物理老师不断地赞赏我们作品在真实投入使用时的效果,以及对它在非洲等疾病多发地区所能够提供的帮助感到非常的开心,另一位老师更是留下了自己的姓名与联系方式以资助我们的further development。同时,校长Greenwood先生也亲临我们的队伍,并且对纸片离心机面临的一些问题作出了评价?,总体上他很满意我们对实验室传统离心机的一个改进。 

本段注解:

⑩:我负责拉动离心机,其他三人热切地向过往的每一位老师讲解我们的作品与优势所在。

?:很不幸的是,正当Mr.Greenwood表现出更深的兴趣时,绳子不小心断了。“Oops”

 

  其实,纸片离心机确实是对实验室传统离心机的一个改进。它更容易携带、成本低得令人难以相信,并且在转速方面并不输传统离心机,确实可以为一些高级生物竞赛?提供它所能提供的离心效果。我们对未来的展望是,在合理资金的支持下,可以进一步加大它的转动动力、可以对更大的离心物进行有效离心——现在的离心物仅限于少量生物化学或者血液样本——从而使它更加走近我们的生活用途。我们的设计优势并不在复杂的程序编辑、亦或是High-tech的新科技;它不需要是具有革命性的;它的优势在于对已存在的事物的改进,致力于让使用它的人拥有比之前更好的体验……纸片离心机就像巨无霸一样,虽然看起来比较朴实,没有板烧鸡腿堡那么妖娆,但管饱。

  巨无霸是最棒的。尤其是改进后的巨无霸。

 

  当然咯,我的队友们也是极其给力的:JasonProject Manager)是团队的大脑,是整个Project的提出者,据说他具有10页论文可以证明这个理论的可行性;EdenIT&Construction Manger,也就是团队的双手,他完美地组装了我们的机械臂(现在被陈列在教室外),并能让它运作(至少,呃,能动起来),前文提到他为此工作了6小时以上;Charles是这个团队的灵魂,他就像一个小天使一样将意见不同的我们粘合起来,并且不断地对任何地方进行改进,很好地诠释了什么Quality Control……

  我是这个团队的钱包。呃不是,我是团队的材料提供者,同时也很多地参与到了作品的中前期实验(比如拉断绳子)以及最终的操作中。

  最后,我需要感谢我的三位队友Charles、JasonEden,以及一直为我们出谋划策的Backstroke杨勇老师?,还有支持我们项目的所有人,同时包括和我们竞争的其他Team(比如一直叫嚣着要拿2000元的某位)。同样需要感谢Miss Diane,如果不是她,我们不会有一个Cross-Curricular的跨学科创客竞赛,也就不会有机会创造出属于我们自己的作品,更不会和我的队友们加深情谊……

  最后的最后,谨让我以此次Maker’s Culture的主旨结束这场Maker们的创造之旅吧:Everyone is born a maker, but creative and innovative makers are developed through frequent, deliberate practice. 

本段注解:

?:是的,说的就是iGem。

?:这里我真的要吹捧一波勇哥,他对我们的题材一直持有着坚定地信念,认为可以夺冠。事实上,我们不止一次地向他求教关于各种各样的问题,而杨老师即使有事在身也会尽可能地配合我们,在这里为他、也为他所投身于的生物送上最真挚的感谢:Thank you, Backstroke!

 

(文图/张涵钤)

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