• HOPES:由新加坡国立大学的学生们发明的一种家用眼压电子皮肤传感器,为青光眼的诊断打开全新方向。
  • Plastic Scanner:由代尔夫特理工大学的 Jerry de Vos 发明的一种低成本的手持塑料扫描器,能够确定可回收塑料的种类。
  • REACT:由英国拉夫堡大学的 Joseph Bentley 发明的一种快速应急启动填塞器,有助于挽救被刺伤者的性命。

戴森设计大奖James Dyson Award迄今已向 250 多个极具应用前景的发明作品发放了近 100 万英镑的奖金,惠及全球 28 个国家和地区的年轻工程师和科学家。今年的奖项在全球收到的参赛作品数量创下新高,由戴森创始人兼首席工程师詹姆斯·戴森亲自遴选诞生的全球获奖者首次达到 3 名,每位获奖者均可获得 3 万英镑的奖金,用于支持其后期的开发与应用。

詹姆斯·戴森对今年的参赛作品表示非常赞赏“我很高兴看到年轻人用优秀的设计、工程和科学来解决世界问题的热情。今年的参赛作品都非常有新意,为此我们开设了针对医学发明的第三个奖项。当然将一个想法商业化非常困难,我希望戴森设计大奖所激发的创新意识以及提供的奖金能够成为他们通往成功的跳板。”

国际冠军获奖作品HOPES持续精准的居家眼压测量,造福青光眼人群

青光眼是全球第二大致盲诱因,据统计,2020 年全球青光眼患者约达 8000 万人,到 2040 年预计将超过 1.11 亿人,2020 年中国青光眼患者约为 1582 万人,同比增长 3.4%。大多数青光眼患者都是无症状的,因此青光眼也被称为 “无声的光明窃贼”。眼压是衡量青光眼患者症状程度的黄金标准,目前临床医师主要是通过常规眼压检测来确定长期治疗方案与目标。

HOPES 家用眼压电子皮肤传感器是一种用于眼压检测的可穿戴式生物医学设备,该设备搭载了传感器技术和人工智能手段,所采用的技术目前正在申请专利。HOPES 由来自新加坡国立大学的中国留学生鱼珂露、李思及新加坡学生 David Lee 发明。鱼珂露的父亲患有青光眼,往返院治疗的过程中遭受了很多不适和痛苦,她从父亲的经历出发,意识到发明出一种安全、准确、低成本的居家眼压测量设备迫在眉睫,于是她和团队用了 18 个月设计、构思和制作,HOPES 由此诞生。

HOPES 的操作过程十分便捷,为需要频繁检测眼压的患者提供了无痛无感的流畅体验。患者在 App 上创建个人档案后,可穿戴 HOPES 手套,用装有传感器的手套指尖按压眼睑的中部位置,传感器采用特殊架构,可捕获精度达微秒级的眼部动态压力信息,采集到的信号经机器学习算法处理,实现持续精准的眼压测量。眼压数据将通过蓝牙传输到配对设备或上传至云端供医师远程查阅,其配套应用还可向患者推送历史测量数据,链接到医疗系统,让患者及时获得医疗帮助。

“我亲身体验过青光眼测试的不适,这群年轻人已经解决这个问题,这不仅影响了他们的家人,更造福了更多青光眼患者人群。他们的发明可能会让青光眼测试更广泛、更触手可及,我希望他们后续在开发和医疗审批这些充满挑战性的过程中取得成功。” 詹姆斯·戴森这样评价道。

后续该团队计划与新加坡国立大学医院合作采集和分析患者的眼压数据,对 HOPES 的机器学习模式进行训练,同时不断优化 HOPES 的性能和设计。荣膺戴森设计大奖国际冠军后,团队表示:“我们希望将来有更多患者能够在家中实现无痛测量眼压体验,也希望能够切实改善人们的生活质量,期待有一天我们的传感技术能有更多健康监测应用,比如机器人和生物医疗设备等。”

可持续发展获奖作品Plastic Scanner简便的手持塑料扫描器,推动塑料垃圾的便捷回收

作为一种轻质、安全的常用材料,塑料一般用于制造持久耐用的产品。塑料往往被认为是不可回收的,以至于塑料最后的 “归宿” 是垃圾填埋场,甚至是海滩或海洋上。然而,如果采用合适的技术,塑料是可以被广泛地回收利用的,并且可以被转化成新产品,因为其本身就是耐用品。真正的挑战在于如何识别塑料并以正确的方式进行回收。如今市场上有这项技术,但价格比较昂贵,也没有被广泛运用。

来自荷兰工业与产品设计专业的毕业生 Jerry De Vos 凭借其发明的塑料扫描器获得了今年戴森设计大奖的可持续发展奖。作为 Precious Plastic——致力于减少塑料垃圾的环保组织的成员之一,Jerry 在工作中亲身体会到了塑料污染的影响以及识别塑料种类所面临的难题。Jerry 从荷兰大型工厂中用红外反射协助塑料分类的成功案例中汲取灵感,设计了这款手持式的塑料扫描器,希望能够将这项技术推广到全球,改善塑料回收利用的流程。

这款塑料扫描器是对传统红外光谱学的低成本全新应用,能够运用不连续的红外光线探测出不同类型的塑料,让用户了解塑料的成分。它还是全开源硬件,任何人都可以组装电路分接板和电子元件嵌入到其中,这样便于专家们提供反馈和改进意见。在研发过程中,Jerry 还采访了来自于印度、印度尼西亚、肯尼亚和库拉索岛的回收业者,确保他的设计能够满足终端用户的需求。

对于 Jerry 设计的产品,詹姆斯·戴森表示“塑料作为一种用途广泛的耐用材料,在我们的生活中发挥着重要作用,目前的关键问题是确保有效回收塑料。Jerry 开发的这项技术,能够有效帮助每个人了解如何正确回收塑料,他也正致力于支持发展中国家。我在电话里告诉他获奖的喜讯时,他正前往阿尔及利亚助力当地社区部署的回收计划,希望他在这项重要技术上取得圆满成功。”

目前,Jerry 聚集了嵌入式系统和机器学习领域的一帮好友,协助他制作新原型,推动塑料扫描器在工业和低资源环境下的应用。他的长期目标是让这个项目能够自给自足,推出 DIY 版的扫描器,同时提供更丰富的开源文件,让他人更易于参与这个项目,共同实现他的使命。对于获奖,Jerry 说:“赢得戴森设计大奖让我备受鼓舞,这会帮助我们加快电子及软件方面的研发进程。我希望通过提高质量,让这个发明更易于复制和推广,让更多人能够识别塑料并进行妥当分类,克服全球塑料回收进程中的最复杂的障碍之一。”

医疗健康获奖作品REACT:快速应急启动填塞器迅速止血挽救生命

持刀犯罪是全球许多国家面临的严重问题之一。据调查,去年几乎所有国家的持刀犯罪率均呈上升趋势,其中枪支管制法律较为严格的国家尤为严重。如果伤者无法获得及时的救治,很容易危及生命。

来自英国拉夫堡大学产品设计与技术专业的毕业生 Joseph 发现,医护人员会使用包扎等伤口处理方法来防止刺伤出血,这个过程中要用纱布包紧伤口,这有助于给伤口形成内部压力。这样做能够快速有效止血,但需要一定的技巧,耗时较长,患者也会十分痛苦。而且这种方法可能并不适用于腹部等空腔部位受伤,而这恰恰是持刀袭击中最常见的受伤部位。

基于不将刀具从伤口中拔出的原则,Joseph 设计的快速应急启动填塞器(REACT) ,可以迅速、简便地减少刀伤导致的失血过多。急救人员可以使用这种植入式装置插入伤口,其启动装置可连接至填塞阀门,使用者也可以在设备接口中选择伤口位置。挤压启动器上的开关就可自动膨胀,根据伤口位置膨胀到指定的压力后即可开始填充伤口。

在他的原型设计中,Joseph 发现 REACT 应用简便,能够迅速填充,急救止血效果比传统方法更有效。他表示,他的 REACT 的原型有望在一分钟之内防止大出血,预计一年里可挽救数百条性命。

对于 Joseph 的作品,詹姆斯·戴森评价道:“工程师可以利用自己的发明,解决全球面临的实际问题,这也是我设立戴森设计大奖的初衷。开发一种医疗设备绝非易事,整个过程可能会遇到很多阻碍,但我希望 Joseph 可以秉持拯救生命的使命加快研究的步伐,也希望这个奖项为他注入更多力量。”

Joseph 本人也表示,戴森设计大奖的认可和资助坚定了他的决心和信心,后续他将利用戴森设计大奖提供的 3 万英镑奖金用于研究和正式的医学试验,尽快把 REACT 交付到一线急救人员的手中,推动 REACT 成为刀伤的全球化解决方案,挽救更多生命。目前,Joseph 已创办了名为 ACT Medical 的公司,将继续研发 REACT,并专注于设计和制造可用于临床试验的原型。

从患者关怀到环境保护,再到救死扶伤,今年戴森设计大奖的三个国际获奖作品展现了年轻一代工程师们通过创新设计改变世界的蓬勃力量,更凸显了他们开阔的国际视野和解决实际问题的能力。他们不止在国际舞台上收获了资金支持和广泛关注,还推动了发明的进一步研发和商业化。后续戴森设计大奖也将继续鼓励和支持年轻一代将自己的创意落地,也期待更多有想法、有创意的年轻工程师们参与进来,一起改变世界。