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James Dyson Award 設計大獎 2022 國際獎項結果公佈

商業
  • SmartHEAL 是由波蘭華沙理工大學（Warsaw University of Technology）學生發明的敷料智能感應器，通過測量敷料 pH 值來辨識傷口癒合情況。
  • Polyformer是由加拿大麥克馬斯特大學（McMaster University）學生發明的機器，能將膠樽回收升級，為發展中地區提供可負擔的 3D 打印材料。
  • Ivvy 由比利時安特衛普大學（The University of Antwerp）的 Charlotte Blancke 發明，是現有靜脈輸液裝置的可穿戴替代品，旨在提高患者的舒適度和活動能力。


香港 - Media OutReach - 2022 年 11 月 16 日 - 自創立以來，James Dyson Award已頒發超過一百萬英鎊獎金予來自全球世界各地的年輕工程師及科學家，支持超過 300 項卓越的發明。今年，James Dyson選出一位國際冠軍及一位可持續發展獎得主，向每位頒發三萬英鎊獎金，同時選出一位國際亞軍得主，頒發五千英鎊獎金，以資助他們下一階段的研究。

在評論今年的比賽時，James Dyson 表示：「每年，James Dyson Award設計大獎都印證了年輕人熱衷於改善地球環境、解決環境和醫療問題。有人會在自己關心的議題上高談闊論，但這些年輕的發明家往往在做更有實際成效的事情。他們正孜孜不倦地運用工程、科學和巧妙的設計解決問題。」

得獎作品

國際冠軍得主 SmartHEAL（由 Tomasz Raczyński, Dominik Baraniecki 及 Piotr Walter發明)

問題

當傷口被敷料覆蓋時，往往很難知道傷口的癒合情況。傷口癒合中最常見的錯誤是過於頻繁地更換敷料，導致感染和組織破壞的情況出現。[1]

目前評估傷口癒合情況的方法依賴顏色、氣味、溫度等主觀評測——以及費用高昂的實驗室生物化學測試。[2] 傷口癒合不良不僅會導致炎症，還可能引致不可逆轉的細胞壞死，以致嚴重疾病或死亡。

據香港糖尿聯會估計，現時全港約有七十多萬糖尿病患者，佔整體人口一成，患者數目預料在2030年激增至九十二萬。[3] 長遠來說，糖尿病普遍引致的腳部潰瘍可能成為香港大眾最需要面對的慢性傷口，慢性傷口亦因此可能成為一個長遠問題。[4]

解決方案

SmartHEAL 是一款用於敷料的智能pH感應器，通過使用射頻識別 (RFID) 通信系統監測傷口pH 值，評估傷口及其感染和發炎狀態；因為過程中無需移除敷料，所以不會破壞傷口組織。[5]SmartHEAL 可以延伸使用，效果準確，同時經濟實惠。醫療專業人員可以根據數據作出分析，針對不同情況進行適當治療。這智能繃帶可提供和維持一個良好的傷口癒合環境[6]。

「我們都會緊張地撕開敷料或者石膏，看看敷料下的情況。 SmartHEAL 是一種智能敷料，它贏得了 James Dyson Award設計大獎的國際冠軍，因為它為醫生和患者提供 pH 值 – 一個判斷傷口癒合情況的關鍵數據。這可以改善治療和預防感染，挽救生命。我希望這個獎項能給團隊帶來動力，沿著這條艱難的商業化道路前進。」 —— Dyson 創辦人及首席工程師 James Dyson

未來動向

團隊將會完成測試並開始臨床試驗。目標是在三年內完成認證過程，於 2025 年開始將 SmartHEAL 敷料推出市場。

SmartHEAL 團隊在贏得 James Dyson Award設計大獎時表示：「我們非常高興能成為今年 James Dyson Award設計大獎的國際冠軍得主！ 對我們而言，這是一個機會讓我們成就更出色、更有利於改變世界的東西。我們將會繼續努力改進 SmartHEAL 原型，務求獲得專利，並通過臨床試驗將其商品化及量產。 我們很榮幸得到 James Dyson 的親身鼓勵，他的那句「恭喜！你們是 James Dyson Award設計大獎的國際得獎者」仍然言猶在耳，我們感到難以置信的喜悅和幸福！」

現況及數據

  • 據估計，全球發達國家中有1%至2%的人口將面對慢性傷口的困擾。[7]
  • 隨著人口老化加劇，有慢性傷口問題的人數會日漸增加，因慢性傷口問題與老年人有莫大關係。
  • 根據港島西聯網傷口護理專科數字，於2015年期間服務人次達至3200人次，需求每年持續上升。[8]

可持續發展獎得主 Polyformer （由 Swaleh Owais 及 Reiten Cheng發明）

問題

Swaleh Owais 和 Reiten Cheng 在盧旺達的創客空間（Makerspace）工作時了解到由於進口材料價格高昂，令許多當地人無法使用創客空間內的 3D 打印機。 [9]他們亦觀察到盧旺達缺乏回收膠樽的基礎設施。

解決方案

Polyformer 是一部低成本機器，將膠樽回收並製作成為 3D 打印材料。 Polyformer 將膠樽切成長條，然後送入擠壓機，再將膠條熱壓成型，通過噴嘴製成 1.75 毫米 3D 打印材料。3D 打印材料經通風口後冷卻，再纏繞在線軸之上，隨即可以插入 3D 打印機使用。

這項發明有效針對發展中國家面對進口 3D 打印材料價格昂貴的情況，製造商使用 Polyformer 則可以更輕鬆地獲得價廉物美的 3D 打印材料。此舉除了可以鼓勵發展中國家開拓創意設計產業之外，亦推動製造商參與廢物回收及有效地重用。[10]

「 Polyformer 回收膠樽再重用製成 3D 打印材料，有助減輕堆填區負擔之餘，又能為工程師和設計師提供價廉物美的素材，當中以發展中國家最能受惠。團隊的理念將會提供新機會予更多其他發明家在創造原型的過程中使用 3D 打印技術。」 —— Dyson 創辦人及首席工程師James Dyson

未來動向

目前，Swaleh 和 Reiten 正在建構新一代 Polyformers，並安排在他們盧旺達的合作夥伴 – 不同的「創客空間」中實踐。他們亦在 Polyformer 項目中研發新設計，例如 Polyjoiner、Polydryer、Polyspooler 等等。

Polyjoiner

一個標準 500ml 膠樽只能生產 3 米長的 3D 打印材料，對大部分打印作業而言都不夠長。因此，Swaleh 和 Reiten 開發了 Polyjoiner，一個方法可以自動將多份 3D 打印材料連接一起，形成一條長形的打印材料，請參考 https://youtu.be/JGTlgK1d208。

Polydryer

由於 PET 材料具有吸濕性，膠樽可能因此吸收了部分水份，而如果 3D 打印材料有水份將會影響打印質量，因此，Swaleh 和 Reiten 正在開發 Polydryer，一款可以將 3D 打印材料的水分蒸發處理的低成本機器。

Polyspooler

長條 3D 打印材料必須纏繞在線軸上，確保在 3D 打印機運作時材料不會打結。Polyformer 團隊正在開發 Polyspooler，一款自動將回收而成的 3D 打印材料纏繞，令材料更實用的機器。

Polyformer 項目是 100% 開源（open-source），所有 CAD、代碼和構建說明均能在團隊的 discord 上找到（https://discord.gg/d6eYykSs）。開發成本低、安全性高及質量好的開源軟件將會有利於發展中國家的發展[11]，並透過支持協作、就業機會和技能發展，鼓勵社區發展和共同公平。[12]

Swaleh 和 Reiten 與 James Dyson 交談後指：「很榮幸能夠成為 2022 年 James Dyson Award設計大獎的可持續發展獎得主。我們將會利用獎金於我們在盧旺達合作的不同「創客空間」中放入多個 Polyformer 和 Polyformer-Lites。這些機器可以幫助當地學生、設計師及製造商使用低成本的 3D 打印材料，意味著他們可以更多地使用他社區內的 3D 打印機！如果您想建構自己的 Polyformer，請查看我們的 Discord：https://discord.gg/77esvRwu。」

現況及數據

  • 2019年，香港每日平均棄置超過一百公噸的飲品塑膠容器，九成以上用聚脂纖維塑膠（簡稱PET）製造。[13]
  • 2019年本港堆填區接收超過15.5億個飲品膠樽，足以塞滿2,690部雙層巴士，攤分來算的話，平均每位香港人一年棄掉兩百多個。[14]
  • 全球3D打印產業於2021年的市場規模為138.4億美元，並預期在2022年至2030年期間以20.8%的複合年均增長率的速度擴充。
    • 於2021年，全球3D打印機出貨量為220萬台，並將於2030年增加至2150萬台。[15]
  • 一卷標準的一公斤3D 打印材料在當地市場的零售價約為366 港元。[16] 在香港只需 196港元即可購買同款材料。[17]價格差異更因盧旺達較低的消費能力而加劇。高昂的材料成本為盧旺達人使用 3D 打印服務的一大障礙。
  • 影響發展中地區消費者回收習慣的首要原因為回收設施地點是否便利，便利性越高誘因越大。[18]
  • 四分一消費者表示如回收設施便利會較願意進行回收。[19]

國際亞軍得主 Ivvy（(由 Charlotte Blancke發明)

問題

Charlotte Blancke 發現她媽媽的一位同事對於女兒在接受醫學治療期間，使用不舒適的設備而感到不滿。這位同事提到，她將引起不適的靜脈輸液泵架換成衣架，希望令女兒感到舒適。Charlotte Blancke 在做資料搜集時也發現家居醫療正在興起，即使家居環境和設計不同，但居家靜脈注射的設備往往與醫院大同小異。隨著越來越多病人採納家居醫療及保健服務，在家中使用複雜的醫療設備的機會越來越多，並且經常出現不恰當使用的情況。[20]

解決方案

靜脈注射是指將液體或藥物通過軟喉或針頭注射入體內[21]， Ivvy 用一種可穿戴式設備，取代目前的靜脈輸液泵架裝置，增加患者接受輸液期間的行動性。同時設有遠程監控程式，方便醫護人員遙距觀察。

目前有關靜脈注射治療的意見仍然貧乏，以及現有的靜脈注射裝置使用上十分複雜。 Charlotte 研發一款簡易使用的輸液泵，使醫護人員可以更容易地準備居家治療裝置，而患者亦可以通過 LED 燈帶、顯示屏及聲音提示進行追踪治療。

「在傳統高身泵架上接受舊式靜脈滴注治療會令家居頓變成醫院， Ivvy 是一個簡單概念，改善人們的治療，同時提高他們的生活質素。這項發明突現簡單的設計亦可十分出色。希望 Charlotte 能夠成功將她的想法加以發展。」 —— Dyson 創辦人及首席工程師 James Dyson

未來動向

Charlotte 正在與業內專業人士合作以進一步發展 Ivvy。

現況及數據

  • 現時靜脈輸液泵架的設計複雜，並且價格高昂，與醫護人員之間亦沒有無線通訊的設備，更耗用大量電力。[22]
  • 最為普遍的靜脈輸液泵架為可移動及獨立式。這種設計的主要缺點是容易翻倒，由於泵架較高而底座相對較小導致不穩定的情況。[23]
編輯垂注

James Dyson 致力宏揚工程師改變世界的力量，而 James Dyson Award設計大獎正是其中一部分，至今獲 James Dyson Award設計大獎獎金資助的發明已高達近 300 項，並由James Dyson 基金會營運，該基金會為Dyson企業盈利所資助的工程教育慈​​善機構。

Dyson 工程及科技學院及James Dyson 基金會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。迄今為止，James Dyson 及 James Dyson 基金會已捐出超過 1.4 億英鎊以支持教育和慈善相關的突破性設計。

其中包括向倫敦帝國學院（Imperial College London）提供一千二百萬英鎊用於創建Dyson設計工程學院（Dyson School of Design Engineering），以及向劍橋大學提供八百萬英鎊用於創建Dyson工程設計中心（Dyson Centre for Engineering Design）和James Dyson大樓。

在學校層面，James Dyson 基金會提供由Dyson工程師領導的機器人研討會，並提供免費教學資源。其中包括最近推出的空氣污染工程解決方案，向年輕一代介紹在尋找解決空氣污染方案的過程中，工程設計的角色及作用。

James Dyson 基金會亦支持Dyson初代發源地英國馬姆斯伯里的社區發展及當地的醫學研究。上年夏天，英國巴斯皇家聯合醫院的Dyson癌症中心動工興建，基金會將會繼續支持「Race Against Dementia Dyson Fellow」 Claire Durrant博士尋找阿茲海默症的嶄新治療方法。

瞭解更多有關James Dyson 基金會，請瀏覽官方網站，Instagram，Twitter 及 YouTube。



Hashtag: #Dyson #JamesDysonAward

關於得獎團隊SMARTHEAL

今年的國際冠軍得主是三名波蘭華沙理工大學博士生，Tomasz Raczyński、Dominik Baraniecki 和 Piotr Walter。 Tomasz 是團隊領袖和技術專家，Piotr 是電化學專家，Dominik則是電子專家。五年前，團隊因為對印刷電子產品的共同興趣而走在一起。他們在與醫療人員多次交談之後，發現治療慢性傷口的問題，並決定進一步研究，SmartHEAL 因而面世。

關於得獎團隊POLYFORMER

今年的可持續發展獎由來自加拿大的Swaleh Owais及來自加州的Reiten Cheng奪得。Swaleh剛從加拿大 McMaster 大學的工程系畢業，而Reiten則剛從美國藝術中心設計學院畢業，並具備機械工程的相關背景。他們的相遇在候機的隊伍上發生，當時Swaleh正瀏覽由程序設計員組成的線上社群 (Discord)。Swaleh於畢業後曾於盧旺達的3D打印中心工作，他因留意到當地人因進口材料價格高昂而無法進行3D打印所啟發，因而發明Polyformer。盧旺達同時缺乏回收膠樽的基礎設施，因此，Swaleh和Reiten在這絕佳的機會中共同設計、編程及建構此項發明。

關於得獎團隊IVVY

Charlotte Blancke 剛於安特衛普大學（The University of Antwerp ）畢業。她在尋找論文題目的期間，聽到媽媽的同事抱怨自己孩子正在使用不舒服的治療設備。媽媽的同事提到她把靜脈輸液泵架換成能在普通商店裡找到的衣架。Charlotte 希望Ivvy 可以成為一項幫助患者和護士在家居環境中接受治療的解決方案。

歷屆得獎者


  • 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。

  • 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。

  • 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。

  • 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。

  • 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。

  • 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。

  • 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。

關於 James Dyson Award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。

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，每個地區都會選出一名冠軍和兩名亞軍得獎者，由 Dyson 工程師擔任的評審小組在各地區得獎者之中選出全球 20 強，再由James Dyson 親自選出國際獎項得主。

2022年獎項

  • 國際冠軍得主將獲得 30,000 英鎊。
  • 可持續發展獎得主將獲得 30,000 英鎊。
  • 國際亞軍得主將獲得 5,000英鎊
  • 每位地區賽冠軍得主將獲 5,000 英鎊。

如何參加比賽
參賽者可透過 提交申請表格。比賽將於 2023 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。
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