فاز طلاب من جامعة سنغافورة الوطنية بجائزة جيمس دايسون 2021 على الصعيد العالمي عن اختراع جهاز فريد من نوعه HOPES، الذي يمكن أن يساعد الأشخاص على قياس ضغط العين وإجراء اختبار الزرق في المنزل دون ألم.

وكشف القائمون على جائزة جيمس دايسون عن تقديم مكافآت مالية بقيمة إجمالية تقارب مليون جنيه استرليني لتكريم ما يزيد عن 250 اختراعاً واعداً لمهندسين وعلماء شباب في 28 دولة من جميع أنحاء العالم. وشهدت الجائزة في عام 2021 عدداً قياسياً من المشاركات العالمية، مما دفع السير جيمس دايسون لاختيار ثلاثة فائزين على الصعيد العالمي لأول مرة، حصل كل منهم على جائزة مالية قدرها 30,000 جنيه استرليني لدعم مراحل تطوير اختراعاتهم.

وتعليقاً على هذا الموضوع، قال السير جيمس دايسون:

«أستمتع بمشاهدة حماس الشباب في التعامل مع مشكلات العالم من خلال تصميم الابتكارات العلمية والهندسية الفريدة. واتّسمت مشاركات هذا العام بالجودة العالية، مما دفعنا إلى إنشاء جائزة ثالثة مخصصة للاختراعات الطبية. ونظراً لصعوبة تسويق الأفكار الجديدة وعرضها على العالم، نأمل أن تساعد هذه الجائزة على تسليط الضوء على هذه الأفكار، إلى جانب توفير الدعم المالي اللازم لبناء قاعدة متينة من شأنها تعزيز فرص نجاح هذه الابتكارات».

الابتكارات الفائزة

الفائز على الصعيد الدولي – جهاز HOPES من تصميم كيلو يو وسي لي وديفيد لي.

المشكلة

جاءت فكرة الابتكار الفائز على الصعيد الدولي بجائزة جيمس دايسون لهذا العام نتيجة تشخيص والد أحد المخترعين، كيلو، بمرض الزرق؛ الذي يُعد السبب الرئيسي الثاني لفقدان البصر في جميع أنحاء العالم. وأدركت كيلو حاجة العالم لطريقة أقل خطورةً وأسهل وصولاً لمراقبة ضغط العين، لا سيما بعد ملاحظة عدم ارتياح والدها نتيجة زياراته المتكررة للمستشفى.

وقد أفادت الوكالة الدولية للوقاية من العمى أنه وفي عام 2020، كان هناك ما يقدر بنحو 600 ألف شخص يعانون من فقدان البصر في الإمارات العربية المتحدة. من بين هؤلاء، فقد 27 ألف بصرهم وأصبحوا مكفوفين. تم تحديد الجلوكوما كواحد من الأسباب الرئيسية للعمى في البلاد حيث يعيش العديد منهم مع المرض، غير مدركين أنهم مصابون به. نظرًا لأنه خالٍ من الأعراض إلى حد كبير، حيث يُعرف أيضًا باسم «سارق البصر الصامت» ولا يوجد علاجه، لكن يمكن الوقاية من العمى إذا تم تشخيصه وعلاجه مبكرًا.

وتُعد المراقبة المنتظمة لضغط العين وسيلةً مهمةً لمساعدة الأطباء على تحديد خطط وأهداف العلاج على المدى الطويل؛ وهذا ما يتحقق من خلال مقياس توتر غولدمان التطبيقي الذي يشكّل المعيار الذهبي لقياس ضغط العين. ويشهد السوق زيادةً في الطلب على الأجهزة الآمنة والدقيقة ومنخفضة التكلفة لقياس ضغط العين في المنزل بهدف تحسين تجربة المريض.

الحل

يُعد اسم HOPES اختصاراً لجملة (Home eye Pressure E-skin Sensor)، والتي تعني جهاز استشعار الجلد الإلكتروني لقياس ضغط العين في المنزل؛ وهو جهاز طبي حيوي قابل للارتداء لقياس ضغط العين في المنزل بطريقة غير مؤلمة ومنخفضة التكلفة. ويُشكّل HOPES الجهاز المثالي للمستخدمين الراغبين بمراقبة ضغط العين بأنفسهم، مدعوماً بتقنية استشعار مرشحة لنيل براءة اختراع إلى جانب تكنولوجيا الذكاء الاصطناعي.

ويرتدي المستخدم قفاز HOPES بعد إنشاء ملف تعريف له في التطبيق، مع وضع جهاز الاستشعار على طرف الإصبع والضغط على مركز الجفن. يستخدم طرف الإصبع بنية جهاز الاستشعار المتميزة والقادرة على استقبال معلومات الضغط الديناميكي لعين المستخدم بدقة أقل من ميلي ثانية. وتتم بعدها معالجة الإشارات الملتقطة بواسطة خوارزميات التعلم الآلي لقياس ضغط العين للمستخدمين بشكل مستمر ودقيق.

يلي ذلك إرسال البيانات عبر البلوتوث إلى الأجهزة المقترنة أو تحميلها على السحابة ليتمكن الأطباء من الوصول إليها عن بُعد. ويزوّد التطبيق المستخدمين بسجل قياس سهل القراءة وروابط مباشرة لأنظمة الرعاية الصحية، مما يسمح لهم بطلب المساعدة الطبية للحد من الأعراض المستقبلية.

وقال السير جيمس دايسون، المؤسس وكبير المهندسين في شركة دايسون حول هذا الجهاز: «راقبت عن كثب التأثيرات الخطيرة والمزعجة لاختبارات الزرق التي يبقى إجراؤها أمراً ضرورياً. لقد عمل هؤلاء الشباب على علاج مشكلة لا تؤثر عليهم بشكل مباشر، وإنّما تؤثر على أفراد أسرهم. ويساهم ابتكارهم المميز في إتاحة إجراء اختبار الزرق على نطاق أوسع، لذا أتمنى لهم التوفيق في اجتياز رحلتهم الشاقة القادمة، والتي تتضمن مزيداً من التطوير والموافقات الطبية التي ينبغي الحصول عليها».

الخطوات المُقبلة

يخطط الفريق للتعاون مع الأطباء في مستشفى الجامعة الوطنية لجمع وتحليل بيانات ضغط العين للمرضى لتدريب وضع التعلم الآلي للجهاز. وفي الوقت ذاته، يعملون على تحسين أداء HOPES وتطوير تصميمه.

وتعليقاً على فوزهم بجائزة جيمس دايسون على الصعيد الدولي، قال أعضاء الفريق: «نشعر بالفخر لقيام السير جيمس دايسون نفسه بتكريمنا بالجائزة المخصصة للفائزين على الصعيد الدولي لهذا العام. أما بالنسبة لابتكارنا، فقد نشأت فكرته مع محاولة كيلو إيجاد حل لمساعدة عائلتها على تخطي إصابة والدها بالزرق. ونأمل أن يساعد فوزنا الأشخاص في المستقبل على قياس ضغط العين دون ألم في المنزل، حيث نسعى لتحسين جودة حياة المرضى ونطمح لنتمكن في المستقبل من تطبيق تقنية الاستشعار التي ابتكرتها مجموعتنا البحثية باستخدام تطبيقات مراقبة الصحة المختلفة، مثل الروبوتات والأجهزة الطبية الحيوية».

حقائق وإحصائيات

يُعدّ الزرق السبب الرئيسي الثاني لفقدان البصر في جميع أنحاء العالم ويُشكّل ضغط العين عامل الخطر الوحيد القابل للتعديل.

تشير دراسة إلى أن حوالي 3 من كل 5 أشخاص لم يقوموا بفحص أعينهم خلال العام الماضي، بينما يعترف ما يقارب الثلث بأن آخر فحص للعين يعود لأكثر من عامين. وأقرّ 1 من كل 3 أشخاص بتدني مستوى بصرهم منذ بداية الأزمة الصحية.

كشفت الأرقام أن 17.3 في المائة من سكان الإمارات الذين تتراوح أعمارهم بين 20 و 79 عامًا تم تشخيصهم بمرض السكري من النوع 2. من المعروف أن مرضى السكري أكثر عرضة للإصابة بأمراض العين، مثل إعتام عدسة العين أو الجلوكوما أو انسداد الأوعية الدموية في الشبكية.

الفائز بجائزة الاستدامة – جهاز Plastic Scanner من تصميم جيري دي فوس

نال ابتكار Plastic Scanner، الذي صممه جيري دي فوس، خريج كلية التصميم الصناعي من هولندا، جائزة الاستدامة لهذا العام. ويأتي هذا الابتكار على شكل جهاز محمول باليد لإعلام المستخدم بالمواد المكونة للمنتج البلاستيكي عند توجيهه نحوه، حيث يعمل ضوء الأشعة تحت الحمراء على اكتشاف المكونات البلاستيكية.

يستخدم جهاز Plastic Scanner ضوء الأشعة تحت الحمراء المنفصل للكشف عن أنواع البلاستيك، وتُعد هذه الطريقة أسلوباً جديداً ومنخفض التكلفة مقارنةً بالتحليل الطيفي التقليدي بالأشعة تحت الحمراء. كما يُمثّل الجهاز عتاداً مفتوح المصدر بالكامل، بحيث يمكن لأي شخص تجميع لوحة الدارة المفصولة وتجميع المعدات الإلكترونية معاً لتصميم جهاز محمول باليد. كما تُرحّب المصادر المفتوحة بالتقييمات والتحسينات من الخبراء، وهذا من شأنه تحسين المشروع باستمرار مع كل عملية إعادة تدوير للبلاستيك في جميع أنحاء العالم.

وعلق جيمس دايسون، المؤسس وكبير المهندسين في شركة دايسون على هذا الابتكار قائلاً: «يُعد البلاستيك مادةً متينةً ومتعددة الاستخدامات وذات دور هام في حياتنا، رغم وجود بعض الخصائص السيئة لها. ويتمثّل التحدي الرئيسي للمجتمع في ضمان إعادة استخدام البلاستيك وإعادة تدويره بشكل فعال لتجنب رميه في مكب النفايات. وعمل جيري على تطوير تقنية فعالة لتسهيل عملية إعادة التدوير على الجميع، نظراً للحالة الضبابية التي تحيط بهذا المفهوم في العالم. وعندما اتصلت بجيري لأخبره بفوزه، وجدته في طريقه إلى الجزائر لمساعدة المجتمعات المحلية على نشر مبادرات إعادة التدوير، مما يؤكد عزمه على تركيز جهوده لدعم الدول النامية. وأعتقد أن ما يقوم به أمر ملهم للمجتمعات وأتمنى له كل النجاح مع هذه التقنية فائقة الأهمية».

حقائق وإحصائيات

تم إعادة تدوير 16% فقط من نفايات البلاستيك لصنع مواد بلاستيكية جديدة، مع إرسال 40% منها إلى مكب النفايات، وحرق 25% منها ورمي 19% منها في الأماكن العامة.

وجدت الأبحاث أن 94% من الأمريكيين يؤيدون إعادة التدوير بينما اعتبرها 74% أولويةً قصوى، مع التزام حوالي 35% من الأشخاص فقط بإعادة التدوير.

الفائز في المجال الطبي – جهاز REACT من تصميم جوزيف بنتلي

يُعد اسم REACT اختصاراً لجملة (Rapid Emergency Actuating Tamponade) والتي تعني سدادة سريعة التفعيل في حالات الطوارئ، والتي تعمل على تقليل الخسارة الكبيرة للدم الناتجة عن حالات الطعن. وينسجم ابتكار جوزيف مع نصائح الأطباء في عدم إزالة أداة الطعن في حال استقرارها بالجسم للحفاظ على الضغط الداخلي لموقع الجرح وملء مكان الطعن ومنع النزيف الداخلي؛ حيث يتم إدخال سدادة سيليكونية طبية قابلة للزرع والنفخ في شق الجرح بواسطة المسعف الأول. ويتم توصيل جهاز التشغيل بصمام السدادة ليختار المستخدم موقع الجرح على واجهة الجهاز، في حين يؤدي تفعيل المشغّل إلى بدء النفخ الآلي للسدادة حتى الوصول إلى ضغط محدد بناءً على موقع الجرح لمحاولة وقف النزيف.

وقال جيمس دايسون، المؤسس وكبير المهندسين في شركة دايسون عن هذا الابتكار: «يُظهر هذا النوع من الاختراعات الموجهة لحل المشكلات المساهمة الكبيرة التي يقدّمها المهندسون في القضايا العالمية الهامة، والتي تُعدّ أساساً السبب الرئيسي لإطلاق جائزة جيمس دايسون. كما أشجع جوزيف على مواصلة عمله الرائع وتجاوز جميع التحديات التي يمكن أن يواجهها أثناء تطوير هذا الجهاز الطبي، واغتنام الفرصة لإنقاذ حياة العديد من الأفراد. وآمل أن تقدم هذه الجائزة الدعم اللازم له على استكمال تطوير هذا الابتكار الذي من شأنه إحداث تغيير مؤثر في القطاع الطبي العالمي».