新一代马桶，不仅省水，还能挣钱
宁靖最早的工作是在部队，做雷达技术。后来到核工业第4设计院做机电一体化的设计和研发。之后他攻读地球探测方面的博士学位。毕业后去美国研究了几年传感器。现在，他是石家庄经济学院客座教授，同时还是一家年轻的新能源公司的创始人。
“如果没有盖茨基金会的‘探索大挑战’（Grand Challenges Explorations，GCE）项目，也许我不会有勇气在49岁这个年龄出来开办新能源公司。可以说，GCE项目的挑战改变了我的职业道路。”宁靖说。
花2天时间，中标10万美金
宁靖获得资助的项目，是“利用风能和太阳能驱动设备处理粪便的新型马桶”，具体来说，就是研究一种利用风力和太阳能驱动的设备系统，来处理粪便污水，为欠发达地区的居民提供一种廉价、稳固、易组装的新型马桶。
“创造下一代卫生设施技术”（Create the Next Generation of Sanitation Technologies）是GCE在第6轮和第7轮挑战（分别在2010年8月和2011年3月）中提出的主题。虽然之前没有做过此类研究，但宁靖觉得，自己对这个挑战有很好的想法。琢磨了2天之后，他写出一份标书，等2011年11月份结果下来，他竟真的入选了。
要有创新思路，更要能做出真东西
GCE的这个“创造下一代卫生设施技术”项目主要针对贫困地区，也就是那些既没有下水管网，也缺乏电力供应的地区。要在这里设计不同于城市的粪便污水处理系统，需要创新的思路。
起初宁靖决定专做淤泥处理，即利用太阳能和风能供电（二者互补），将粪池底部的淤泥抽取出来，集中运走。不过很快他就发现，风能其实并不可靠，因为大部分风机要发电100瓦都需要7级风，这比较少见，而3-4级风的效率太低，所以风力发电的成本、效能都无法保证。于是他调整方向，只考虑太阳能。
随后，在进一步研发中，宁靖再次改变思路，从只做淤泥处理这一项，扩展为重新设计整个马桶及排污系统。根据新的设计，人们使用马桶后根本不会产生淤泥，粪水直接变成有机肥，可以回收利用，一步到位。具体来说，在这种排污系统中，通过太阳能供电升温，尿液将蒸发成水蒸气排向空中，而粪便则经高温处理，变成灭菌干燥的有机肥。“这就像给每家每户安装了一个微型的粪便处理厂，它可以独立处理污物，不需要向外排放。”宁靖说。“对于非常缺水的地区，还可以再多加一道装置，把尿液处理成蒸馏水使用，不过现在的设计不包括这个。”
“是的，通过和GCE项目组协商，我可以在申请成功后调整自己的思路和方向。”在谈到他的几次改动时，宁靖表示：“不过我的整体思路还和申请之初一样，主要做粪便的消毒、减容，改变的只是技术思路。”
从去年11月申请成功，到几次设计几次又推倒重来，宁靖和他的团队从今年3月份开始正式开工。听闻今年8月盖茨基金会将为第6轮申请这个项目成功的人在美国西雅图举行一个新型马桶的展示，宁靖也想要参加，为此他必须抓紧时间，在5月份就做出样品。
此外，要想为自己的项目申请GCE第二期经费100万美元，也必须在今年5月中旬提交标书，并做出大致样品。这意味着，宁靖这段时间会非常忙了。
好想法总会得到慧眼资助
宁靖不是唯一一个获得GCE新型马桶项目经费的中国科学家。在他之前，在第6轮挑战中，中国科学院生态环境研究中心副研究员范彬也凭借自己的“真空马桶”设计一举中标。
范彬所谓的真空厕所，就类似于人们在飞机上常见的那种真空厕所，只不过飞机上的真空厕所是一个个体，而范彬要做的是一整套真空卫生排水技术系统，由真空马桶、真空管道、真空泵站、黑水收集装置组成。
由于利用了真空的吸力，所以这种厕所非常省水，冲一次水只相当于一个一次性水杯的盛水量。而且，由于用水少，厕所需要收集、处理的污水量也大大减少，更利于粪便的消毒、减容。此外，真空管道不依赖于重力，布局走向可以更加自由，不受限制。并且，因为抽吸力量强，所以污物在通过真空管道时不会沉积，也就不会发生管道堵塞。这样的马桶，不仅省水，而且还为有机肥利用创造了有利条件。
范彬的项目已经在江苏省陈塘村进行试点，效果很好。他也希望能获得GCE的二期资助，从而进一步完善这个系统。
GCE给年轻人机会
“GCE是一个非常适合年轻人申请的项目。”在谈到GCE和国内项目有什么不同时，宁靖指出：“GCE的申请方式把很多新手不容易写好的东西都屏蔽了。短短2页纸，真正核心的创意和点子可能只需要3句话，行家可以一眼看到你是不是真有想法。”而国内的很多项目，比如国家自然科学基金，标书动辄10多页，很多内容新手都写不好，有可能把好点子埋没掉了。
而且，GCE更注重申请人的想法是否有创意，并不特别注重其学术背景，这一点对没有什么研究经历的研究生甚至本科生是非常有利的。而国家自然科学基金则更重视申请人的学术背景和研究积累，专业跨度太大的，通常很难申请成功。
“在我申请成功后，我读大四的儿子也跃跃欲试，申请了第8轮挑战中的‘从农田到市场，保护农作物远离生物压力’（Protect Crop Plants from Biotic Stresses From Field to Market）。虽然没有成功，但这种尝试对年轻人是有益的。”宁靖说。
不过，尽管很认可GCE的理念和组织形式，但宁靖也指出，毕竟它启动的时间还不长，只有短短5年，未来是否真的能资助出几个杰出成果，现在还并不明朗。
宁靖的疑问也是很多人的疑问。对此，我们只能满怀希望，拭目以待。
在喂食碗上画插画改进婴儿营养摄入
- 项目题目：通过改进喂食碗改善婴幼儿营养摄入（Feeding Tools to Improve Infant Nutrition and Growth）
- 申请者：Amy Webb Girard, 美国埃默里大学
- 项目时间：2012年8月获得初步资助
- 项目介绍: Amy Webb Girard在普通的婴幼儿喂食碗上印上在孕期、哺乳期以及幼童期的喂食指导插画，并配上可以测量食物厚度的喂食勺，帮助家长监测和掌握孩子的进食，进而改善儿童在出生后1000天这个关键时期的营养摄入。
省时的木薯烘干机
- 探索大挑战题目：为女性小农户提供节省劳动力的战略和创新（Labor Saving Strategies and Innovations for Women Smallholder Farmers）
- 项目题目：木薯烘干机（CassavaTech）
- 申请者：Vaibhav Tidke, 印度化工学院
- 项目时间：2013年11月获得初步资助
- 项目介绍: 木薯是女性小农户生产的最主要的农作物，绝大部分木薯烘干后被用于制作面粉和炸木薯条。然而，传统的手工烘干方式要耗费5-15天的时间，费时费力，并占用大量劳力。Vaibhav Tidke及其团队设计了一款成本低的可移动烘干机。这款名为CassavaTech将烘干过程缩短为8小时。
防止艾滋病哺乳传播的过滤奶嘴
- 探索大挑战题目：开发预防或治疗HIV感染的新方法（Create New Ways to Prevent or Cure HIV Infection）
- 项目题目：一种哺乳期预防艾滋病的方法（A New Way to Prevent HIV Infection During Breastfeeding）
- 申请者：David Sokal, 美国国际家庭健康
- 项目时间：2009年5月获得初步资助
- 项目介绍：David Sokal及其团队研发并测试了一款低成本的过滤装置。当母亲在使用乳头保护罩哺乳时，这个装置可以将一种无毒试剂注入到保护罩内部，防止艾滋病病毒通过母乳传递给新生儿。
打造最佳用户体验的避孕套
“用户体验”欠佳的避孕套
避孕套是防止意外怀孕和预防性传播疾病的工具。在性行为过程中正确使用避孕套能够避免85%的意外怀孕发生，还能将艾滋病传播风险降低80%-95%¹。然而，全世界的避孕套使用者只有7.5亿人²，长期使用率不足50%³。世界卫生组织的调查结果显示，半数男性不愿使用避孕套的首要原因是“感受不佳”。避孕套的厚度是影响使用者感受的重要因素之一，目前市面上某些高端避孕套的厚度已经降到38微米（即0.038毫米），但在使用中仍旧存在异物感。此外，超薄避孕套高昂的价格也限制了这类产品在发展中国家和地区的广泛使用。
大部分避孕套采用天然乳胶制成，由于天然乳胶在厚度低于40微米时容易丧失稳定性，因此现有的制作工艺要求避孕套具备一定的厚度，不然将影响其防护强度，甚至可能在使用过程中发生破裂。如何打破厚度与强度之间的矛盾关系，使避孕套在尽可能薄的情况下依旧具备安全性，是研发新型避孕套需要解决的关键问题。
挑战世界最薄避孕套
早在2010年下半年，广州朗圣药业研发中心首席科学家左联博士就带领研究团队着手研发超薄避孕套。经过调查研究，他们发现当避孕套厚度减小到30微米及以下时，避孕套壁与皮肤之间的贴合度会增加，让使用者几乎感觉不到异物的存在。通过测量和对比市面上所有在售的超薄避孕套产品，左联团队发现目前受欢迎的主流超薄避孕套是厚度50微米左右的天然乳胶产品，最薄的也不过40微米。而所谓20微米级别的超薄避孕套均采用人工合成材料，不仅贴合度差、用户体验不佳，在安全性上也没有保障。
了解这些信息后，左联决定挑战世界最薄避孕套，第一步就是选定合适的原材料。使用化学合成的聚氨酯虽然易于降低避孕套厚度，但会造成产品弹性与贴合性差，在使用舒适度上难以与天然乳胶产品媲美。经过在全球各产区搜索、研究和测试各类天然乳胶材料，左联和她的团队最终锁定了一款原产于东南亚的天然乳胶。这款乳胶的粒子大小均衡，用其做出的避孕套厚薄均匀。
为了突破目前乳胶厚度的极限，左联团队接下来着重研究天然乳胶本身的特性。通过对不同产地的避孕套进行综合分析，他们发现天然乳胶在制成避孕套的过程中容易形成一些微米颗粒结构，正是这些结构使超薄避孕套容易失去良好的弹性。经过更深入的研究，左联团队证明天然乳胶主要由两类纳米粒子构成。虽然这两类粒子的物理性能不一，但只要摸索出合适的数量比例，就有可能在超薄厚度的状态下依旧维持天然乳胶的弹性。
依照上述思路，左联团队不断对天然乳胶的各项物理指标和成型工艺进行技术创新。经过上百次的试验，他们终于在2013年11月在实验室成功制备出符合相关质量标准的超薄天然乳胶避孕套样品。样品厚度仅为30微米，不及一根头发的半径。之后，在六组由媒体工作者、公司员工以及医药行业客户作为被试的“盲测”中，这些样品从不同厚度的避孕套中脱颖而出，获得了极佳的用户体验反馈。
2013年3月，左联偶然在网络上获知比尔及梅琳达•盖茨基金会正面向全球征集“下一代避孕套”创意。她意识到这一主题与自身团队的研究方向十分契合，于是立即组织团队参与申请，并于2014年4月成功获得盖茨基金会“探索大挑战”第一轮10万美元资助，用于探索将现有的实验室成果应用于规模化生产的可能。截至2015年7月，由广州朗圣药业出品的“赤尾”牌35微米超薄避孕套已经实现产业化和上市销售。左联团队在该产品的研发和生产过程中完成了多项生产工艺和设备的攻关改造，为下一步生产30微米甚至更薄的避孕套奠定了坚实的技术基础。预计在项目一期结束时，左联团队还将完成30微米避孕套产品的试生产。
目前，左联团队正准备申请“探索大挑战”项目二期资助。他们希望继续推动30微米及以下的超超薄避孕套的产业化进程，并将向传统制造工艺发起挑战，开发全新的避孕套制造方法，为该领域带来革命性的改变，继续突破“薄”的极限。
打造“中国制造”最薄避孕套品牌
自上世纪30年代液体乳胶出现以来，乳胶避孕套已被发达国家广泛视为有效的避孕和传染病控制工具。但在发展中国家和地区，由于教育水平和性观念的差异，避孕套的使用率还有待提升。“赤尾”牌超薄避孕套突破了当前乳胶避孕套的极限厚度，大幅提升了用户体验，并且将价格控制在部分发展中国家和地区人民消费得起的水平。此外，左联团队还将超薄避孕套研发和产业化过程中取得的成果应用于非超薄避孕套，降低普通避孕套的产品厚度并提高其安全性，使贫困地区的使用者能够买得起优质的避孕套产品，进而为这些地区的性传播疾病防控做出重要贡献。
中国每年的避孕套消费总额达数十亿元人民币，但国内市场却被日本、英国等知名品牌牢牢占据，鲜有“中国制造”的避孕套产品。因此，除帮助发展中国家和地区解决公共卫生问题外，左联还希望通过“赤尾”牌避孕套打破长期以来国内超薄避孕套被国外品牌垄断的局面，提升“中国制造”在这一领域的声誉和国际影响力。虽然已有多家欧美和亚洲机构主动提出合作意向，但均被左联婉拒。她和她的团队希望先通过自身努力，将朗圣药业打造成一个全球领先的避孕套生产基地。在体系建设、生产管理和人员培训更加完善的基础上，朗圣药业可与国外机构探讨实质性合作，共同将国产超薄安全套产业做大做强。
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- WHO: Family planning: a global handbook for providers
- Bill &Melinda Gates Foundation: Develop the Next Generation of Condom
- AidsMap: Condom use in the real world
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