家用乳腺癌筛查设备和可再生电能的新型材料上海年11月19日/美通社/--年是戴森设计大奖(TheJamesDysonAward)创下新纪录的一年，目前该奖项已经资助了来自世界各地的年轻工程师和科学家的项发明。在今年充满严峻挑战的背景下，戴森设计大奖收到的参赛作品数量达到历史新高，作品质量表现出众，彰显了青年发明人才的独创性。今年荣获了3万英镑奖金的全球冠军和全球可持续发展冠军，都为当前人类面临的全球性问题--女性错过乳腺癌筛查导致发现病症过晚，以及可持续产生的可再生能源匮乏，给出了解决方案。戴森设计大奖年国际冠军23岁的JuditGiróBenet发明的一种通过尿液样本在家检测乳腺癌的新方法--BlueBox荣获年戴森设计大奖国际冠军。27岁的CarveyEhrenMaigue发明的一种由废弃农作物制成，可以将紫外线转化为可再生能源的新材料--AuREUS系统科技成为戴森设计大奖首个可持续发展奖的得主。戴森设计大奖年国际亚军来自伦敦帝国学院和英国皇家艺术学院的一群学生，发明了一款装置--TyreCollective，可以回收汽车轮胎磨损后产生的颗粒，从而实现轮胎颗粒再循环利用。来自加拿大滑铁卢大学的学生则发明了一种新型的液晶镜头--Scope，可以帮助相机实现无损变焦。詹姆斯·戴森评价年戴森设计大奖时表示：“参加戴森设计大奖的工程师、科学家和设计师们证明了年轻人具备改变世界的能力。我们注意到，越来越多的青年发明人才正为医疗保健和改善可持续发展等问题提出解决方案，而要在众多极具潜力和崇高理想的创意中做出选择令人为难。因此，我们今年设立了两个奖项，以支持两项值得被嘉奖的发明。Judit和Carvey都是取得重大突破的杰出人才，我希望戴森设计大奖能助力他们取得成功。”戴森设计大奖年国际冠军-由JuditGiróBenet发明的BlueBox问题在得知母亲患上乳腺癌后，Judit开始深入研究乳腺癌，她意识到全球正亟需一款侵入性更低、更易获得的乳腺癌筛查方法。目前的筛医院或医疗机构进行侵入性检查，疼痛感强且费用高昂。据美国疾病控制和预防中心研究显示，近40%的女性忽略了乳腺X光检查，导致三分之一的癌症患者过晚发现病症[1]，生存机率下降。此前，美国癌症协会预测，到年，乳腺癌将占美国所有确诊癌症的30%[2]。在中国，乳腺癌的发病率也不容乐观，根据《年中国最新癌症报告》显示，乳腺癌居女性癌症发病首位，每年发病约为30.4万，占女性癌症发病率的17.10%。此外，有报告显示，每年中国乳腺癌新发数量和死亡数量分别占全世界的12.2%和9.6%[3]。解决方案来自西班牙塔拉戈纳的JuditGiroBenet发明的BlueBox是一款家用的乳腺癌生物医学检测设备，它利用尿液样本和人工智能算法来检测乳腺癌早期症状。该设备是非侵入性的、无痛的、无辐射的、低成本的，让女性在家就可以检测乳腺癌，掌控自己的健康。该设备对尿液样本进行化学分析后，将样本数据上传至云端服务器。基于人工智能的算法对尿液中的特定代谢物做出反应，为用户提供诊断。该设备与一个应用程序相连接，该应用程序提供用户通讯功能，一旦样本检测呈阳性，用户立即可在应用程序上与专业医疗人员取得联系。接下来的几年对Judit来说至关重要，因为她和她的团队正在加州大学欧文分校，朝着原型设计和数据分析软件的最后阶段努力，她们将进一步进行临床试验和研究，同时提交极为重要的专利申请。Judit表示：“BlueBox有可能使癌症筛查成为日常生活的一部分。它可以帮助改变社会与乳腺癌作斗争的方式，改善乳腺癌患者到了晚期才被发现的情况。詹姆斯·戴森通知我获得国际冠军的那天，对我而言是一个真正的转折点，因为奖金可以帮助我更广泛地申请专利，加快我在加州大学欧文分校目前开展的研究和软件开发速度。此外，更重要的是，詹姆斯·戴森对我的想法的信任，给予了我在这个关键时刻所需要的信心。”戴森创始人及首席工程师詹姆斯·戴森表示：“我曾亲眼目睹过癌症带来的可怕后果，作为科学家和工程师，我们应尽一切努力攻克这种可怕的疾病。Judit的创意让我印象深刻，她创造了一款结合了硬件、软件和人工智能的精致作品，使癌症筛查成为日常生活的一部分。BlueBox将收集的用户数据存储在云端，这让更精确的治疗方法得以实现，进一步提升了全球对癌症的认识程度。目前，Judit正面对着高度复杂的医疗审批系统，我们应为她提供尽可能多的支持。”可持续发展奖-由CarveyEhrenMaigue发明的AuREUS系统科技问题许多可再生能源面临间歇性问题，如风能和太阳能只能在特定的环境条件下才能产生。太阳能电池板必须面向太阳才能将可见光转化为可再生能源，目前的太阳能发电厂都是水平而非垂直建设的。并且，发电站通常被建在优质的耕地上，导致土地不能用于农作物种植。据统计，化石燃料占全球能源产品的81%以上[4]，如果继续以目前的速度燃烧化石燃料，到年全球的天然气和石油供应将面临枯竭[5]。同样的，中国能源消费构成中化石能源仍为主要来源，占比偏高，而清洁能源消费量占能源消费总量的23.4%，一次电力和其他非化石能源仅占比14.9%[6]。然而，有成千上万的窗户和其他表面可被重新利用，却被人们所忽略。解决方案戴森设计大奖的首个可持续发展奖得主面临的挑战是，如何更有效地利用光获取可再生能源，并在此过程中完成废弃物的升级利用。AuREUS是菲律宾马尼拉马普阿大学的CarveyEhrenMaigue发明的一种材料。它可以附着在原有的结构或物体表面，吸收紫外线并将其转换成可见光，从而产生电能。这种产能方式是传统太阳能电池板无法实现的。无论是晴天还是阴天，Carvey的材料都可以产生电能，因为其材料中的颗粒会吸收紫外线，从而使它们发光。当这些粒子“静止”时，它们让多余的能量以可见光的形式从材料中“释放”，随后可见光就能转化为电能。相比太阳能电池板，AuREUS有望将更多的太阳能转化为可再生能源，甚至在没有阳光直射的情况下也能充分发挥作用。目前有测试表明，它的光电转换效率达到48%，而传统的光伏发电的光电转换效率只有10-25%[7][8]。一直以来，菲律宾都饱受极端天气之苦，农民也经常因此损失惨重。Carvey没有放任受灾农作物腐烂，而是试图将其变为他的衬底材料的紫外线吸收剂。在测试了近80种不同类型的本地农作物后，Carvey发现其中9种可作为长期使用的备选。当衬底被应用于材料时，它是耐用的，半透明的，并且可以塑造成不同的形状。Carvey已经在研究开发可用于窗户和墙壁之外其他地方的材料，比如布料，并打算将其应用到汽车、船只和飞机上。詹姆斯·戴森表示：“AuREUS可持续利用废弃农作物的方式令我惊叹，但我更加被Carvey的坚定和决心触动。年未能入围国际评审后，他仍坚持并进一步延伸了自己的想法--这将是他在漫长的商业化道路上非常重要的性格特质。我祝愿他一切顺利，我本人也很关心农业，一直担心光伏电池大量覆盖肥沃丰产的农业用地的问题。Carvey的发明呈现了一种令人信服的方法，让我们在城市内的窗户等现有结构上也能创造清洁能源。”坚持不懈年，Carvey首次将他的想法提交给戴森设计大奖，但没有进入最终评审阶段。当时，他的这项技术仅能应用于窗户上，而且在衬底中使用了一种化学化合物作为主要成分。经过两年在应用领域的进一步研发，将回收改造的废弃农作物作为衬底材料后，Carvey的发明最终荣获了戴森设计大奖首个可持续发展奖。他坚持不懈改进自己的想法，并从挫败中吸取教训。Carvey对待失败的精神与詹姆斯·戴森不谋而合，这也是戴森工程师们所具备的关键品质。Carvey在与詹姆斯·戴森交谈后表示：“获得戴森设计大奖冠军对我而言，既是起点也是终点。它标志着多年来外界对AuREUS是否具有全球意义这一质疑的结束，也标志着AuREUS系统技术走进世界视野的开始。我希望能利用自然资源去创造一种更好的、贴近人们生活的可再生能源，去实现一个可持续的、可再生的未来。”戴森设计大奖年国际亚军Scope--由来自加拿大滑铁卢大学的IshanMishra,HoldenBeggs,ChenLeCao,FernandoJ.PenaCantu和AlishaBhanji组成的团队发明。问题手机摄像机在调整焦距放大影像时无法获得高质量的照片，因为它的镜头不像传统摄影机那样使用光学变焦。解决方案Scope使用了置于电池内的液晶。在对晶体施加电压后，可以动态调整镜头的光的波阵面，无需物理移动，就能实现无损变焦。TyreCollective--由来自伦敦帝国学院和英国皇家艺术学院的创新设计工程专业的SiobhanAnderson,HansonCheng,MDeepakMallaya和HugoRichardson组成的团队发明。问题每当车辆制动、加速或转弯时，轮胎就会发生磨损，大量微小的颗粒会散布在空气中。仅在欧洲，每年就会产生50万吨轮胎颗粒[9]。这些足够小的微粒传播到空气和更广阔的环境中，会对人体健康造成严重危害。轮胎微粒占公路运输PM2.5排放量的50％，到年将占据所有PM2.5排放量的10％。而这些污染物大多会进入水路和海洋，并最终进入食物链[10]。解决方案TyreCollective的发明团队旨在从源头捕获轮胎颗粒，从而减少这种无形的污染。该团队所研发的装置被安装在车轮边缘，利用静电和纺车的空气动力来收集轮胎颗粒。完成收集后，这些颗粒就可以被回收并在新轮胎或油墨等其他材料中重复使用。编者按戴森设计大奖是詹姆斯·戴森爵士致力于展示工程师改变世界的力量这一愿景的一部分。戴森工程与技术学院、詹姆斯·戴森基金会和戴森设计大奖鼓励有抱负的工程师运用知识，发掘通过技术改善生活的新方法。自年该赛事首次举办以来，詹姆斯·戴森已为教育和其他慈善领域的创设性想法捐款逾1亿英镑。该奖项已用奖金支持了近项发明。BlueBox，由JuditGiróBenet发明23岁的Judit毕业于巴塞罗那大学生物医学工程专业，并于近期取得加州大学欧文分校的网络物理系统硕士学位。年10月，她在巴塞罗那学习的最后一年里开始研发BlueBox的首个原型机。那时，她的教授提到Blat狗的故事，Blat狗可以通过嗅闻主人呼吸的气味来检测肺癌。这个故事启发Judit了，她开始尝试利用她的工程专业知识，将狗的生理机能复制到Arduino的微处理器和传感器--发明一个Arduino的电子鼻。Judit在乳腺癌生物标记物的研究已经获得了积极的研究成果，目前她正展开对BlueBox在尿液中分析到的化合物的专利讨论，这些化合物是基于工程技术而非实验医学。她的人工智能软件模仿了她在大学时所了解的那只狗的感官系统。AuREUSSystemTechnology，由CarveyEhrenMaigue发明Carvey今年27岁，在菲律宾马普瓦大学学习电气工程。过去十年中，Carvey在修读学位的同时，帮助其他工程师开发外部项目来支持他的研究经费。如今，Carvey正专注于他自己的项目AuREUS--一种多用途的、全新的、升级改造的材料，它可以吸收紫外线产生可再生能源。他的灵感来自许多不同的经历：参观一家酒吧时，Carvey曾看到在黑色光源环境下发光的酒杯。与此同时，他
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