李葉
戴森設(shè)計(jì)大獎(jiǎng)(James Dyson Award)是一項(xiàng)國(guó)際性的設(shè)計(jì)與工程大獎(jiǎng),旨在嘉獎(jiǎng)、鼓勵(lì)和啟發(fā)新一代的設(shè)計(jì)工程師。今年的國(guó)際冠軍是一款用于眼壓檢測(cè)的可穿戴式生物醫(yī)學(xué)設(shè)備——HOPES家用眼壓電子皮膚傳感器。
青光眼是全球第二大致盲誘因。據(jù)統(tǒng)計(jì),2020年全球青光眼患者約達(dá)8000萬(wàn)人,到2040年預(yù)計(jì)將超過(guò)1.11億人。2020年中國(guó)青光眼患者約為1582萬(wàn)人,同比增長(zhǎng)3.4%。大多數(shù)青光眼患者都是無(wú)癥狀的,因此青光眼也被稱為“無(wú)聲的光明竊賊”。眼壓是衡量青光眼患者癥狀程度的黃金標(biāo)準(zhǔn),目前臨床醫(yī)師主要是通過(guò)常規(guī)眼壓檢測(cè)來(lái)確定長(zhǎng)期治療方案與目標(biāo)。而青光眼的診斷和治療需要24小時(shí)監(jiān)測(cè)眼壓,患者平均每2~3小時(shí)就要去醫(yī)院跑一趟,過(guò)程很繁瑣。測(cè)眼壓有時(shí)需要滴麻醉眼藥,整個(gè)探測(cè)頭直接彈射到角膜上,還有一種是需要把眼睛長(zhǎng)時(shí)間張大,吹空氣壓平角膜進(jìn)行監(jiān)測(cè),整個(gè)過(guò)程往往讓患者感覺(jué)非常不適。
HOPES是一款用于眼壓檢測(cè)的可穿戴式生物醫(yī)學(xué)設(shè)備,由來(lái)自新加坡國(guó)立大學(xué)的中國(guó)留學(xué)生魚(yú)珂露、李思及新加坡學(xué)生David Lee發(fā)明。HOPES的操作過(guò)程十分便捷,為需要頻繁檢測(cè)眼壓的患者提供了無(wú)痛無(wú)感的流暢體驗(yàn)。患者在A p p上創(chuàng)建個(gè)人檔案后,可穿戴HOPES手套,用裝有傳感器的手套指尖按壓眼瞼的中部位置,傳感器采用特殊架構(gòu),可捕獲精度達(dá)微秒級(jí)的眼部動(dòng)態(tài)壓力信息,采集到的信號(hào)經(jīng)機(jī)器學(xué)習(xí)算法處理,實(shí)現(xiàn)持續(xù)精準(zhǔn)的眼壓測(cè)量。眼壓數(shù)據(jù)將通過(guò)藍(lán)牙傳輸?shù)脚鋵?duì)設(shè)備或上傳至云端供醫(yī)師遠(yuǎn)程查閱,其配套App還可以向患者推送歷史測(cè)量數(shù)據(jù),鏈接到醫(yī)療系統(tǒng),讓患者及時(shí)獲得醫(yī)療幫助。
HOPES的發(fā)明人之一魚(yú)珂露的父親就是一名青光眼患者,往返院治療的過(guò)程中遭受了很多不適和痛苦,這讓魚(yú)珂露意識(shí)到,發(fā)明出一種安全、準(zhǔn)確、低成本的居家眼壓測(cè)量設(shè)備迫在眉睫,于是她和團(tuán)隊(duì)用8個(gè)月設(shè)計(jì)、構(gòu)思和制作,搭載了傳感器技術(shù)和人工智能手段的HOPES由此誕生,所采用的技術(shù)目前正在申請(qǐng)專利。
團(tuán)隊(duì)最初的設(shè)想始于2020年,經(jīng)過(guò)一系列迭代和測(cè)試,大概花了大約8個(gè)月的時(shí)間才達(dá)到這個(gè)階段。主要的傳感器技術(shù)及硬件由李思和之前一些組員一起完成,魚(yú)珂露負(fù)責(zé)關(guān)于傳感器材料的研究,David負(fù)責(zé)軟件設(shè)計(jì)和算法開(kāi)發(fā)。研發(fā)過(guò)程中最具挑戰(zhàn)階段在于裝置的設(shè)計(jì),因?yàn)閳F(tuán)隊(duì)的目標(biāo)是做一款在家用場(chǎng)景中使用的裝置,目標(biāo)用戶以中老年人為主,所以需要將產(chǎn)品設(shè)計(jì)得盡可能的簡(jiǎn)單,讓患者拿到產(chǎn)品憑直覺(jué)就能夠使用。而團(tuán)隊(duì)成員都是工程背景,在設(shè)計(jì)方面有些不足,最初的設(shè)想不斷被推翻。最開(kāi)始的想法是把傳感器設(shè)計(jì)成指環(huán)狀,但指環(huán)不是很穩(wěn)定,后來(lái)才產(chǎn)生了用手套的想法。而傳感器比較小巧輕便,如果用全指手套的款式,傳感器就顯得有點(diǎn)多余,直至有一天看到釣魚(yú)手套,覺(jué)得這種單指手套整體較輕便,穿戴使用方法也很直觀,這才成就了現(xiàn)在的方案。
項(xiàng)目目前還在進(jìn)行當(dāng)中,HOPES團(tuán)隊(duì)最終的設(shè)想是把手腕部位的電子電路優(yōu)化成一個(gè)智能手表的模式,整個(gè)手套也會(huì)設(shè)計(jì)得更貼合人的手指,材料會(huì)更親膚。魚(yú)珂露在專訪中表示,醫(yī)療和臨床知識(shí)是團(tuán)隊(duì)比較大的盲區(qū),實(shí)驗(yàn)組目前跟新加坡國(guó)立大學(xué)醫(yī)院的眼科中心主任Dr. Victor Koh有合作,他作為團(tuán)隊(duì)的臨床顧問(wèn)給予了許多專業(yè)建議,會(huì)經(jīng)常進(jìn)行有線上和線下的會(huì)議,幫助團(tuán)隊(duì)了解青光眼病史和發(fā)病趨勢(shì),包括預(yù)防、診療手段,以及之前各種各樣的對(duì)于青光眼眼壓測(cè)試的資料。對(duì)于未來(lái)HOPES投入市場(chǎng)的預(yù)期,魚(yú)珂露表示,還需要不斷優(yōu)化人工智能的系統(tǒng),以及降低制作成本。
HOPES團(tuán)隊(duì)之前曾嘗試過(guò)將人工智能應(yīng)用于寫(xiě)字、識(shí)別手寫(xiě)字母的技術(shù),還有關(guān)于觸覺(jué)感知、觸覺(jué)識(shí)別的應(yīng)用,HOPES實(shí)現(xiàn)了將人工智能和醫(yī)療產(chǎn)品結(jié)合在一起,對(duì)三人來(lái)說(shuō)都是第一次。未來(lái)團(tuán)隊(duì)想要將人工智能相關(guān)技術(shù)應(yīng)用到輔助醫(yī)療器件上面,他們認(rèn)為人工智能并不是取代醫(yī)生,而是更好地幫助醫(yī)生去理解病人的情況。哪怕是同一病癥的患者,每個(gè)人的情況都不盡相同,如果完全靠醫(yī)生個(gè)人做出判斷,很可能難免會(huì)有一些偏差。而人工智能結(jié)合醫(yī)生專業(yè)知識(shí)和現(xiàn)在的科技,可以避免一些誤差和錯(cuò)誤,可以幫助他們制定一個(gè)更好的醫(yī)療方案。從這個(gè)角度上看,人工智能反而更加人性化。
此次獲得戴森設(shè)計(jì)大獎(jiǎng)的國(guó)際冠軍對(duì)團(tuán)隊(duì)是很大的鼓勵(lì)。HOPES經(jīng)過(guò)來(lái)自全球的戴森工程師、科學(xué)家和設(shè)計(jì)師的充分分析、討論和評(píng)審后中選,也是對(duì)團(tuán)隊(duì)努力的一種肯定。獲獎(jiǎng)后,團(tuán)隊(duì)大部分時(shí)間還是在學(xué)校的實(shí)驗(yàn)室工作,也會(huì)需要對(duì)外展示科研成果以及項(xiàng)目宣傳,在這方面戴森提供了很多幫助和建議,并指導(dǎo)他們?nèi)绾胃玫乇Wo(hù)設(shè)計(jì)發(fā)明。戴森設(shè)計(jì)大獎(jiǎng)也為團(tuán)隊(duì)提供了很好的平臺(tái),通過(guò)對(duì)科研成果的宣傳,讓更多人知道科技能夠改善生活。
對(duì)于HOPES,戴森設(shè)計(jì)獎(jiǎng)的發(fā)起人詹姆斯·戴森爵士還多了一重體驗(yàn)者的身份,“我親身體驗(yàn)過(guò)青光眼測(cè)試的不適,這群年輕人已經(jīng)解決這個(gè)問(wèn)題,這不僅影響了他們的家人,更造福了更多青光眼患者人群。他們的發(fā)明可能會(huì)讓青光眼測(cè)試更廣泛、更觸手可及,我希望他們后續(xù)在開(kāi)發(fā)和醫(yī)療審批這些充滿挑戰(zhàn)性的過(guò)程中取得成功?!?/p>
后續(xù)團(tuán)隊(duì)計(jì)劃與新加坡國(guó)立大學(xué)醫(yī)院合作采集和分析患者的眼壓數(shù)據(jù),對(duì)HOPES的機(jī)器學(xué)習(xí)模式進(jìn)行訓(xùn)練,同時(shí)不斷優(yōu)化HOPES的性能和設(shè)計(jì),團(tuán)隊(duì)希望將來(lái)有更多患者能夠在家中實(shí)現(xiàn)無(wú)痛測(cè)量眼壓體驗(yàn),也希望能夠切實(shí)改善人們的生活質(zhì)量,期待有一天他們的傳感技術(shù)能有更多健康監(jiān)測(cè)應(yīng)用,比如機(jī)器人和生物醫(yī)療設(shè)備等。