2021 James Dyson 設計大獎首頒三項國際大獎高額獎金表揚改善世界的頂尖發明

國際冠軍：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，旨在更廣泛提供青光眼測試。
永續獎得主：Plastic Scanner 是來自荷蘭台夫特理工大學(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。
醫學發明獎得主：REACT 由英國羅浮堡大學 (Loughborough University ) 的Joseph Bentley 發明，為一項阻止刀傷出血的裝置。

自創立以來，James Dyson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。繼公布前20組國際賽入圍名單後，2021 James Dyson設計大獎今(18)日正式揭曉國際賽優勝者，並首次頒發醫學發明獎，每位得獎者將獲予三萬英鎊獎金，以資助下一階段的發明研究。

2021 James Dyson 設計大獎參賽作品數創下歷屆新高，在評論今年的比賽時，Dyson 創辦人暨首席工程師James Dyson表示：「我很高興看到年輕人運用卓越的設計、工程與科學能力來解決世界問題的熱忱。今年的參賽作品極具潛力，因此我們特別增設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實踐的墊腳石。」

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

問題

今年James Dyson 設計大獎的國際冠軍作品，靈感來自新加坡發明家Kelu的父親。Kelu的父親被診斷出患有青光眼，由於不忍父親生理上的不適、多次進出醫院就診，意識到患者更需要一種侵入性較小且更易於使用的眼壓 (IOP) 監測方法。

青光眼為全球第二大導致失明的原因[1]，在台灣，去年因青光眼就醫更突破三十萬人，創下歷史新高[2]，顯見為國人眼睛健康的最大危機之一。由於該疾病初期無任何症狀，以致往往發現時已經相當嚴重，因此如何幫助患者即早診斷與治療以預防失明更加重要。目前定期監測眼壓的方式，需透過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，一個安全、準確、低成本的家用 IOP 測量設備有其必要性。

解決方案

HOPES (Home eye Pressure E-skin Sensor) 是一項穿戴式的生物醫學設備，也是一項無痛、低成本的家用式眼壓測試裝置。 HOPES是由一項正在申請專利的感應器與人工智慧技術所支援，以便使用者自行監測眼壓。

在應用程式設置個人資料後，患者戴上指尖上附有感應器的HOPES 手套，然後把指尖壓在眼瞼中央。透過獨有的感應器架構，手套能以亞毫秒級的精準度捕捉眼睛的動態壓力數據。接著，機器學習演算法將根據手套蒐集到的訊號，連續且準確地計算患者眼壓。

蒐集到的數據再由藍牙，傳輸到設備或上傳到雲端，臨床醫生透過遠端即可獲取數據。應用程式亦會提供易於閱讀的歷史記錄和醫療保健系統連結，引導用戶尋求醫療幫助以降低可能症狀出現的機會。

未來計畫

研究團隊預計將與當地國立大學醫院的臨床醫生合作，蒐集和分析患者的眼壓數據，以訓練設備的機器學習學習模式。同時，他們正持續精進 HOPES 的性能及整體設計。

[1] 取自世界衛生組織數據官方數據
[2] 取自健保署官方數據

永續獎得主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。不過，塑膠往往被負面標籤，因大眾普遍認為是塑膠不可回收的材質，只能被當作垃圾送往掩埋場或被棄置在沙灘或海洋中。然而，只要配合適當的技術，不但能廣泛地回收，更可以將它們轉化為新的產品，同時保留恆久耐用的材質特性。

回收塑膠最主要的挑戰在於準確地分辨塑膠類型，以便進行正確的回收分類。有鑑於現今用於識別塑膠的技術罕見且價值不菲，因此Jerry de Vos發明了這項普及塑膠識別的技術，以蒐集更多可回收的塑膠，從而更有效地重複利用。

解決方案

Plastic Scanner 是本年度James Dyson Award永續獎得主，由來自荷蘭的工業與產品設計系畢業生Jerry de Vos所研發。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。裝置採用「近紅外光譜術」，可識別超過75%的塑膠成分。

Jerry是致力減少塑膠垃圾機構 Precious Plastic 的成員之一，參與工作時，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力進行，過程耗時且容易出錯。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，意識到準確分類為確保塑膠能被正確回收的重要一環。因此，Jerry立志讓這項技術普及於全世界，讓人們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技術。同時，Plastic Scanner 亦使用GPLv3開源許可證，任何人均能自行組裝分線板，並將電子元件嵌入到手持裝置中，透過開源模式也利於專家進行改進，亦即隨著世界各地越多人回收塑膠，裝置將不斷同步改良。

有鑑於許多流入海洋的塑膠垃圾多來自低收入和中等收入國家，Jerry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，他還採訪了來自印度、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。

未來計畫

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，同時不斷完善開源碼紀錄，讓更多人以更容易的方式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，相關犯罪率幾乎於各地區皆有所上升，尤其是槍械管制法規嚴峻的國家。單在英格蘭和威爾士就有超過 46,000 宗涉及刀具或利器的犯罪，數字為自 2011 年3 月以來最高[3]。救護車在英國的平均等待時間為八分鐘，而在台灣，救護車的目標抵達時間近6分鐘[4]，但傷者只需5分鐘便會因失血而死[5]。

解決方案

REACT (Rapid Emergency Actuating Tamponade)是一款使用快速充氣填塞系統，插入刺傷傷口的裝置，旨在減少刀傷引致的嚴重出血。目前治療刺傷的建議，是絕不要從傷口取出刀狀物[6]，原因在於該物體正在向傷口施加內壓，同時還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的醫療級矽膠球囊填充物。當裝置與填塞物閥門連接後，使用者可在裝置的介面上選擇傷口位置。啟動後便會開始自動充氣的程序，填塞物將會充氣，並根據傷口位置施加壓力近而抑制出血。

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以防止刀傷出血[7]。Joseph 指出，此包紮過程雖然緩慢、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，此方式針對腔內的傷口，如腹部等常見刀傷位置[8]，卻未必適用。因此，與傳統方法相比，REACT 系統簡單的應用與自動充氣流程對急救人員而言反而是更有效的方法。他表示，此裝置的原型填充物能在一分鐘內注入進而抑制出血，預計每年可拯救數以百計的性命。

未來計畫

勇奪James Dyson 設計大獎國際獎後，Joseph目標是運用30,000 英鎊的資金，期許數年後將發明商品化，並做進一步的研究和正式醫學測試，致力讓 REACT 成為應對刀傷以至拯救生命的全球通行的方案。

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

[4] 取自行政院災害防救辦公室2018年官方數據

[5] 取自英國國民保健署 (NHS) 2020年11月官方數據

[6] 取自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/

[7] 取自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/
[8] 取自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.

James Dyson 設計大獎已連續七年在台徵件，今年8月對外公布台灣地區初賽成果，由實踐大學工業產品設計系學生李彥寬奪下冠軍，而兩組優異獎得主分別為實踐大學工業產品設計系學生黃姿琪、台北科技大學工業設計系學生郭馨媛與倪偉星。初賽冠軍與優異獎作品皆代表台灣前進國際舞台，其中，冠軍得主實踐大學工業產品設計系學生李彥寬，洞察行動不便者的如廁需求，設計出全新型態的輪椅產品「zerogap」，不僅從全球超過2千件作品中脫穎而出，入圍國際賽前20強並挺進決賽，更讓台灣創新能量被世界看見！James Dyson堅信藉由工程師的力量足以改變世界，2022年度James Dyson設計大獎將於明年3月再度展開，邀請全台灣的創意能手透過設計解決生活中的真實問題，為整體社會謀求最大福祉！

關於James Dyson 設計大獎

James Dyson致力發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。James Dyson設計大獎由Dyson盈利資助的工程教育慈善機構James Dyson基金會營運，自 2005 年比賽首次進行以來，已貢獻了超過 1 億英鎊以支持教育和慈善相關的突破性設計，且已資助高達250多項發明作品。

競賽簡介：設計能解決真實存在問題的方案。這些問題可能是在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。

2021年獎項