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2023年戴森设计大奖: 可持续设计与创新科技引领未来

2023-11-21 17:56:37    来源:绿网
  11月15日 ,2023年戴森设计大奖国际大奖名单正式揭晓。

  本届大奖最终角逐出国际冠军、可持续发展奖和人道主义奖三项国际大奖,分别由Golden Capsule 静脉注射设备、E-COATING环保型降温涂料和Life Chariot医疗救援拖车摘得。

  其中,来自香港中文大学两位学生设计的E-COATING环保型降温涂料是首个获得国际大奖的中国作品。

  本届获奖作品充分展示了全球年轻发明家的多元设计才能和创新思维,选手们着手灾难救援,可持续环保技术及医疗救助领域,以独到、原创的工程设计为全球性难题提供前瞻性解决方案。

  戴森创始人兼首席工程师詹姆斯·戴森对本届大奖表示“年轻的发明家们并不只是空谈医疗健康和生态环境等问题,而是通过工程技术、科学和巧妙设计来解决实际问题。”

Golden Capsule 静脉注射设备

  荣获国际冠军的作品Golden Capsule静脉注射设备由韩国弘益大学蔡瑜珍、金大渊、申英焕和白媛(中国)发明设计。

  该作品的设计灵感源于今年2月在土耳其与叙利亚边境附近所发生的一场强烈地震。这场地震最终造成5.5万多人丧生,10万人受伤。地震发生时正值冬季,天气寒冷,救援人员在手持多个输液包时难以在灾后废墟中行动。

Golden Capsule 静脉注射设备 团队成员

  团队成员白媛来自中国且亲历了四川汶川大地震,她深知地震灾害时医疗救援的困难。

  团队成员代表:白媛在采访中表示:

  Q:是什么启发了团队设计了“The Golden Capsule”?特别是在2008年四川汶川大地震期间的经历是怎样的?

  白媛:当年地震发生后,我们很快便转移到了安全的地区。但是在部分受灾严重的区域依旧有很多人被埋在废墟之下。全国的救援人员快速到达四川,现场顺利救援的好消息不断传来,同时还伴随着许多英雄故事,例如没时间吃饭,体力不支的救援人员;因为救援而受伤的医护人员;在现场席地而眠的军人们……作为被援助的群众,非常感动,也非常心痛他们。在那之后,我总是会对灾难和地震持有很高的关注度。

  今年2月,土耳其-叙利亚边境附近发生强烈地震,仅土耳其一国,就有11个省份内的23万多栋建筑物受到重大损坏或摧毁。在叙利亚西北部,有超过1万栋建筑物被完全或部分摧毁。在土叙强震发生时正值冬季,天气寒冷,救援人员在手持多个输液包时难以在这些废墟行动。

  在小组讨论时我和组员共享了我的经历,蔡瑜珍同学也分享了她新冠时期住院输液时的不便经历。组员们都一致希望设计出真正能帮助到救援人员的产品。所以我们联系了当年参与救援的医护人员和其他救援专家。在对他们进行深度访谈之后,我们发现传统的静脉注射治疗方式是悬挂或手持输液袋,通过重力和输液夹来调节输液速度。这在灾难现场是一项挑战,因为救援人员需要在废墟里行动,同时还要高举输液袋。调节输液速度的另一种方法是使用电子输液泵,但灾难发生后,电力也很难获取。所以我们决定发明一款能“解放双手”的、长续航、输液速度足够快且可调节的非电动静脉注射设备。

  Q:能详细介绍“The Golden Capsule”技术方面的内容,尤其是其非电动操作和控制机制吗?

  白媛:Golden Capsule是一种非电动的静脉注射设备,利用弹力和气压差进行输液,而非重力或电动方式。通过调节进入外壳的空气量即可控制注射速度。该设备由一个透明的外壳和一个充满药液的气囊组成。在制造过程中,排出外壳容器内部的空气,使外壳容器内部处于低压状态。然后,药物会自动流入气囊中,气囊便会开始膨胀。这个时候气囊往往会因为自身弹力收缩,但外壳容器内的低压可以阻止气球收缩,从而防止气球中的药液流出。

Golden Capsule 静脉注射设备

  当空气通过导管进入外壳容器时,内部压力值开始改变,然后气囊会因为弹力收缩,并将液体注入患者体内。我们可以通过调节进入外壳容器内的空气量来控制注射速度。由于其强大的弹性,Golden Capsule可以轻松达到紧急情况下需要的滴速。

  Q:团队是如何对“The Golden Capsule”进行设计的?

  白媛:首先,我们向设计工程教授咨询,寻求关于研究过程、设计理念和设计可行性的反馈。并且,我们强调设计与工程的融合来解决设计过程中碰到的问题。

  为了验证灾难现场与静脉注射处方相关的问题,我们研究了论文并采访了具有灾难救援经验的专家。我们从四位专家那里获得了有关真实现场情况的数据,受访专家包括具有现场派遣经验的急诊医生和护士。根据访谈内容,我们定义了以下设计要求:无需电源、解放双手、运行至少 30 分钟、充足的耐用性、足够的注射速度和能够实现速度控制。

  为了实现这一目标,我们在正式开始设计之后,在专业工学教授的指导下制作了实验用原型,从项目开始到结束我们进行了为期两个月的实验测试。起初,为了找出其中最高效的形态,我们制作了圆形、长方形、正方形三种不同形态的原型。在这之后,我们制作了带有专业真空数值表的实验原型,并且在教授的帮助下运用编程进行数据变化监测。实验在多种条件下进行,并且使用类似于实际产品的模型以获得数据。根据输液医疗设备标准,确定了我们产品输液稳定性属于安全范围。通过对速度调节可能性、最大速度测试、最小速度测试进行了多次实验后,我们得到了最佳内部负压数值,内容量体积等确切的数据。

  最终,我们成功地发明了一种特殊的运行机制,并通过实验数据,证明了我们产品的有效性。此外为了达到更好的使用性,我们采用3D打印,制作了不同形态的初步原型,并且根据专家的建议进行反复修改。目前我们已经开始了第一轮专业人员及使用者测试,后续我们团队还会对实验原型进行改进和迭代。

  Q:在与医学专业人士的访谈和研究过程中,团队确定了哪些关键要求?

  白媛:在进行专家采访前,我们花了半个月的时间来准备提问清单和采访流程,在和指导教授充分沟通和反复修改后开始了专家采访。设计初期我们与四名具有灾难救援经验的医学专家进行了访谈。我们前往韩国医院进行调研,采访了一位急诊医生,并且通过微信视频会议与三位参与过国内救援的医护人员进行了深度访谈,其中两位分别参与过汶川大地震及雅安芦山大地震救援,另外一位也拥有丰富野外紧急救援经验。医护人员们分享了他们的救援经历和当时现场救援的影像资料。

  在这之后,我们确定了关键设计需求:一款能“解放双手”的、续航至少30分钟、耐用性高、输液速度足够快且可调节的非电动静脉注射设备。在解决初步问题后,我们又邀请了无国界医生组织主任,和拥有十年经验的三星医院护士等多名专家,进行中期专家反馈。我们确定了关于输液装置固定,速度调节便利性,回流问题等的二次设计需求。目前我们已经完成了第三轮专家访谈,并完成了新的产品改良。我们并没有只是将专家访谈集中在初期或中期某个时间段,而是在一年的设计过程中,不断的获得专家反馈并反复进行修改。

  Q:团队在开发“The Golden Capsule”过程中面临了什么挑战,以及是如何克服的?

  白媛:在实验初期,寻找负压和内部液体容量的平衡是很困难的。如果负压太大,液体会过量进入,液体体积会超过压强可以控制的程度,实验装置将无法运作;而如果负压太小,则无法引入足量的液体,无法达到救援现场需要的容量。为了寻找到正确的负压数值,我们向设计工程教授咨询,寻求关于研究过程、设计理念和设计可行性的反馈。

  我们强调设计与工程的融合来解决设计过程中给碰到的问题,虽然我们组内分为设计组和工程组,但是小组内的每个人都不仅局限于自己负责的领域,团队成员们不断的突破自己的专业领域,提出新的解决方法。我们在不同条件下进行了实验,最终找到了正确的负压值,并进一步确定了Golden Capsule的运行机制,并确保其有效性。

  Q:请问团队后续进一步的想法是什么?

  白媛:我们将继续与医学专家合作,改进原型设计,进行用户测试,确保Golden Capsule在各种情景下都能发挥作用。在原型迭代完成后,我们计划将其投入批量生产,并评估产品的单价及其在商业方面的价值。为更多医护人员提供支持。

  除此之外,詹姆斯·戴森高度赞扬了这一发明,他表示:“团队突破了传统静脉注射方法在灾区的局限性。Golden Capsule提供了更为实用、无需手持的解决方案,利用压力气囊而非重力或电动方式。这个设备可固定在患者身体的任何位置,比如患者的一侧。设备内的气囊缓慢放气,通过压力将药液输送到患者体内,使医护人员有更多空闲时间完成其他救援工作。”

  未来,团队将继续与医学专家合作进行原型改进和用户测试,以确保其在不同急救场景和医院中的功能。