• HOPES 是 由新加坡國立大學學生發明的家用無痛眼壓測量設備,旨更廣泛提供青光眼測試。
  • Plastic Scanner 是來自荷蘭 代爾夫特理工大學 ( TU Delft )的 Jerry de Vos 所發明的低成本手持裝置,用於識別塑膠物料,以便回收。
  • REACT 由英國 羅浮堡大學 (Loughborough University ) 的 Joseph Bentley 發明,是一項阻止刀傷出血的裝置。

香港 - Media OutReach - 2021 年 11 月 17 日 - 自創立以來, James Dyson Awards 設計大獎 已頒發超過 一百萬 英鎊獎金予來自全球 28 個國家和地區的年輕工程師及科學家,支持超過 250 項出色的發明。在 2021 年, James Dyson Award 設計大獎的參賽作品數量創下新高, James Dyson 亦首次選出三位國際獎項得主,向每位頒發三萬英鎊獎金,以資助他們下一階段發明研究。


在評論今年的比賽時, James Dyson 表示:「我很高興看到年輕人以優秀設計、工程學和科學來解決世界問題的熱忱。今年的參賽作品極具潛力,我們更因此增設一個表揚醫學發明的獎項。要將一個想法商業化是非常困難的,我希望獎項所引起的關注以及提供的資金能夠成為讓這些想法得以成功實踐的踏腳石。」

國際冠軍得主 HOPES ( 由 Kelu Yu 、 Si Li 及 David Lee 發明 )

問題

今年 James Dyson Award 國際冠軍作品的靈感來自發明家之一 Kelu 的父親。 Kelu 的父親被診斷出患上青光眼,她目睹父親不適和多次進出醫院就診後,意識到全球都需要一種入侵性程度更小、更易於使用的眼壓 (IOP) 監測方法。

青光眼是全球第二大導致失明的原因 [1] ,亦 是本港的頭號致盲眼疾 [2] 。香港中文大學眼科中心指出,單單在香港就約有十二萬名青光眼患者 [3] 。因為青光眼基本上沒有症狀,所以它也被稱為「無聲的視力小偷」。雖然青光眼不能被完全根治,但及早診斷和治療可以預防失明。 目前,定期監測眼壓需要透過被視為測量眼壓的黃金標準「 Goldmann 壓平眼壓測量法」進行,而定期監測眼壓是幫助臨床醫生確定長期治療計劃和目標的重要工具。為了改善患者測量眼壓的體驗,我們需要一個安全、準確、低成本的家用 IOP 測量設備。

解決方案

HOPES (Home eye Pressure E-skin Sensor) 是一項可穿戴式的生物醫學設備,用於無痛、低成本、家用式眼壓測試。 HOPES 由一項正在申請專利的傳感器技術和人工智能所支援,方便用戶定時自行監測眼壓。

在應用程式設置個人資料後,用戶戴上指尖上有傳感器 的 HOPES 手套,然後把指尖壓在眼瞼中央。透過獨有的傳感器架構,手套以亞毫秒級精準度捕捉用戶眼睛的動態壓力信息。機器學習演算法會處理手套收集到的信號,並連續和準確地計算用戶的眼壓。

收集到的數據會通過藍牙傳輸到配對設備或上傳到雲端,臨床醫生可透過遙距方式獲取數據。應用程式亦會為用戶提供易於閱讀的測量歷史記錄和醫療保健系統連結,引導用戶尋求醫療幫助,盡量減少將來可能出現的症狀。

未來動向

研究團隊計劃與國立大學醫院的臨床醫生合作,收集和分析患者的眼壓數據,以訓練設備的機器學習模式。同時,他們正在努力完善 HOPES 的性能及改進設計。

可持續發展獎 得主 Plastic Scanner ( 由 Jerry de Vos 發明 )

問題

塑膠是一種輕巧、安全且容易獲得的材質,可用於製造恆久耐用的產品。塑膠往往被負面標籤,因為大眾普遍認為塑膠是不可回收的材質,它們只能被當作垃圾送往堆填區、甚或被棄置在沙灘或海洋之中。然而,只要配合適當的技術,我們不但能廣泛地回收使用壽命已盡的塑膠,更可以將它們轉化為新的產品,同時保留恆久耐用的自然特質。
回收塑膠最主要的挑戰在於準確地分辨塑膠,以便我們能夠以正確的方式進行回收,避免堆填區成為其唯一歸宿。現今用於識別塑膠的技術罕見,而且價值不菲。普及塑膠識別技術能收集更多可回收的塑膠,從而更有效利用回收塑膠物料。

解決方案

Plastic Scanner 是本年度 James Dyson Award 可持續發展獎的得獎項目,由來自荷蘭的工業和產品設計專業畢業生 Jerry de Vos 發明。 Plastic Scanner 是一部手持裝置,只要對著塑膠物料,就可以進一步分析物料的材質。裝置使用的近紅外光譜術可識別多於 75% 的塑膠成分。

Jerry 是致力減少塑膠垃圾的機構 Precious Plastic 成員之一,參與機構工作時,他親眼目睹塑料污染的負面影響,以及在回收過程中缺乏塑膠識別和分類技術所造成的瓶頸。在世界各地,大部份塑膠回收及分類過程仍以人手進行,過程耗時及容易出錯。在荷蘭, Jerry 看到當地許多大型工廠成功運用紅外線技術協助進行塑膠分類, 準確分類是確保塑膠能被 正確回收的重要一環。因此, Jerry 立志讓全世界都能使用這項技術,使大家能更方便地回收塑膠。

Plastic Scanner 使用近紅外光譜術來檢測塑膠的類型。與傳統的紅外線技術相比,這是一種嶄新且低成本的方法。同時, Plastic Scanner 亦使用 GPLv3 開源許可證,即任何人均可自行組裝分線板,並將電子元件嵌入到手持裝置中,開源模式更歡迎專家的意見和改進。換言之,隨著世界各地更多人回收塑膠,裝置亦將不斷同步改良。

Jerry 得悉許多流入海洋的塑膠垃圾是來自低收入和中等收入國家。他旨在以自己設計的低成本、易於使用的 Plastic Scanner 來支援這些國家的資源回收及處理。在研發過程中, Jerry 採訪了來自印度、印尼、肯亞和庫拉索的資源回收人員,以確保他的裝置適用於目標群眾。

未來動向

Jerry 成立了一個專門從事嵌入式系統和機器學習的團隊,以支持他創造更多新的 Plastic Scanner 原型,並供給工業及資源有限的國家試用。 Jerry 的長遠目標是推出 DIY 版本的 Plastic Scanner 來持續推行這個專案,同時不斷完善開放源碼記錄,務求讓其他人更容易參與並為塑膠回收出一份力。

醫學發明獎得主 REACT ( 由 Joseph Bentley 發明)

問題

世界各國都有持刀犯罪問題。去年,相關犯罪率幾乎於所有地區都有所上升,尤其是槍械法例嚴厲的國家。單在英格蘭和威爾士就錄得超過 46,000 宗涉及刀具或利器的犯罪,數字為 2011 年 3 月以來最高 [4] 。 救護車在英國的平均等待時間為八分鐘,而在香港,救護車的目標抵達時間為十二分鐘 [5] ,但傷者只需五分鐘便會因失血而死 [6] [7]

解決方案

REACT 裝置(意指 Rapid Emergency Actuating Tamponade ,快速緊急填塞物注入)旨在減少刀傷引致的嚴重出血。根據目前建議,假如受到刀傷,當刀具仍在身體時是絕對不能移走 [8] ,因為外物正對傷口施加內壓,同時填充空腔並防止內部出血。 Joseph 的概念基於同樣原理,急救員可在傷口注入植入式醫用級矽膠球囊填塞物。當裝置與填塞物閥門連接後,用戶可在裝置的界面上選擇傷口位置。裝置啟動後便會開始自動充氣程序,填塞物將會充氣,並基於傷口位置施加壓力以阻止出血。

在早期研發階段, Joseph 發現目前的傷口處理技術,如傷口包紮,有時會被醫護人員用作防止刀傷出血 [9] 。傷口包紮過程需用紗布緊緊包裹傷口,以助施加內壓。據 Joseph 所指,這包紮過程雖然緩慢、技術性高及極為疼痛,但在很多情況均被證明有效快速阻止出血。

然而,針對腔內的傷口,如腹部等常見刀傷位置 [10] ,該技巧未必適用。 Joseph 在進行原型設計期間發現,與傳統方法相比, REACT 系統的簡單應用和自動充氣流程對急救人員而言是更有效的方法。他表示,其原型填塞物能在一分鐘內注入並停止出血,估計每年可拯救數以百計性命。

未來動向

勝出國際 James Dyson Award 設計大獎後為 Joseph 的項目帶來 30,000 英鎊的資金。他的目標是在未年數年把發明商品化,並利用獎金進一步研究和進行正式醫學測試,了解 REACT 如何成為應對刀傷以至拯救生命的全球通行方案。

編輯垂注

James Dyson 致力宏揚工程師改變世界的力量,而 James Dyson 設計大獎 正是其中一部分。 Dyson 工程及科技學院 James Dyson 基金會 ,以及 James Dyson 設計大獎 旨在鼓勵有志工程師應用理論知識,以及透過科技來發掘改善生活的新方法。 自 2005 年比賽首次進行以來, James Dyson 及 James Dyson 基金會 已捐出超過 1 .35 億英鎊以支持教育和慈善相關的突破性設計,至今獲 James Dyson 設計大獎獎金資助的發明已高達 近 300 項。

歷屆得獎者

· 2020 國際冠軍 – The Blue Box ( 西班牙 )

The Blue Box 由 23 歲的 Judit Giró Benet 發明,是使用尿液樣本和人工智能演能法 , 在家 進行 乳癌檢測的新方式。

· 2020 可持續發展獎得主 – AuREUS System Technology ( 菲律賓 )

AuREUS 由 27 歲的 Carvey Ehren Maigue 發明,是一款以農業廢棄物製成的新創物料,將紫外光轉化成可再生能源。

· 2019 國際冠軍 – Marina Tex ( 英國 )

MarinaTex 是一種由魚廢料和紅藻製成、並能自然分解的生物塑料,被定位為即棄塑膠製品的替代品。

· 2018 國際冠軍 – O-Wind Turbine ( 英國 )

O-Wind Turbine 是一款全方位的風力渦輪機。與傳統渦輪機不同,它可以捕捉來自不同方向的風向,非常適用於風向變化多端的城市。

· 2017年國際冠軍 - The sKan

The sKan 是一項低成本且非入侵性 的 黑色素瘤檢測裝置,由加拿大 McMaster 大學醫學和生物工程的學生團隊發明。 他們 目前正在 利 用獎金 改善 設計, 以確保設計能 通過美國食品和藥物管理局的標準。

· 2016年國際冠軍 - EcoHelmet

EcoHelmet 是一款可折疊、用紙製成的自行車安全帽,針對共享單車而設計。安全帽採用蜂窩構造設計,以保護頭部免受衝擊,也能在不使用時能夠完全折疊,目前處於產品開發階段。


[4] 取自英國國民保健署 (NHS) 及 英國國家統計署 (ONS) 官方數據

[6] 取自英國國民保健署 (NHS) 2020 年 11 月官方數據

[7] Department of Homeland Security. (2015). Stop the Bleed. [online] Available at: https://www.dhs.gov/stopthebleed

[8] Hammett, E. (2020). How to help someone who has been stabbed or is seriously bleeding. [online] First Aid for Life. Available at: https://firstaidforlife.org.uk/knife-crime-serious-bleeding/

[9] Hammett, E. (2020). How to help someone who has been stabbed or is seriously bleeding. [online] First Aid for Life. Available at: https://firstaidforlife.org.uk/knife-crime-serious-bleeding/

[10] Sugrue, M., Balogh, Z., Lynch, J., Bardsley, J., Sisson, G. and Weigelt, J. (2007). GUIDELINES FOR THE MANAGEMENT OF HAEMODYNAMICALLY STABLE PATIENTS WITH STAB WOUNDS TO THE ANTERIOR ABDOMEN. ANZ Journal of Surgery, 77(8), pp.614–620.

關於James Dyson設計大獎比賽

比賽簡介

設計能解決真實存在的問題。這些問題可能是我們在日常生活中面對的困難,或是全球性的議題。最重要的是,這個解決方案必須能夠有效解決問題,並展現出深度的設計思維。與其他比賽不同,參賽者完全擁有其發明的知識產權。

比賽過程

所有參賽作品首先由各地區的外部評判小組評審,地區賽勝出者晉身國際賽後,由Dyson工程師擔任的評審小組選出全球20強,再由James Dyson親自選出國際獎項得主。

2021年獎項

  • 國際冠軍得主將獲得30,000英鎊,而得獎者所屬大學將獲得5,000英鎊。
  • 可持續發展獎得主及醫療發明獎得主將獲得30,000英鎊
  • 每位地區賽冠軍得主將獲2,000英鎊。

如何參加比賽:參賽者可透過James Dyson Award 網站提交申請表格。比賽將於2022 年 3 月 16 日再次接受報名。參賽者應精簡地介紹他們的發明、發明項目如何運作及研發過程。參賽作品應旨在解決一個真正的問題,並附有清晰的闡述、反覆測試及研發過程,並提供原型模型、圖像和影片。

#James Dyson設計大獎比賽

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