前不久,2019年國際紅點概念設計獎頒獎典禮在新加坡紅點博物館舉行,西安交通大學機械工程學院徐光華教授團隊的作品"嬰幼兒弱視腦檢測儀"在全球48個國家的4218件參賽作品中脫穎而出(獲獎率僅爲6%),獲得評審組20餘位設計界巨擘大師的一致青睞,最終奪魁。這也是交大首次獲得國際紅點設計獎。

紅點獎創始人彼得·扎克(左)爲西安交大獲獎師生頒獎國際紅點設計獎由德國設計協會創立於1955年,以未來爲主線,發掘創意概念和發展趨勢,是國際公認的全球工業設計頂級獎項,與德國"iF獎"、美國"IDEA獎"並稱爲世界三大設計獎,素有"設計界奧斯卡"之稱。紅點獎下設產品獎、視覺傳達獎、概念獎三個類別,其中概念獎更是每年設計界風向和潮流的引領。設計改變生活:有效篩查嬰幼兒弱視問題

西安交大獲獎作品"嬰幼兒弱視腦檢測儀"針對嬰幼兒弱視早期篩查困難的問題,採用自主創新的腦機接口技術。該作品由機械工程學院醫工交叉研究所徐光華教授、李曉玲副教授帶領研究生鄭小偉、劉洋、王云云、梁仍昊、張凱、韓丞丞等經過兩年多的研究攻關與設計創作完成。

"嬰幼兒弱視腦檢測儀"參賽作品

現如今的兒童弱視要通過視力檢查、眼位檢查、立體視檢查、屈光度檢查等多個步驟才能確診,流程繁瑣、耗時耗力,"嬰幼兒弱視腦檢測儀"可在6分鐘內輕鬆、無損地檢測兒童的弱視程度,爲早期篩查視力障礙提供了有效而直接的手段。該設備由眼動儀、虛擬現實眼鏡、EEG(Electroencephalography,腦電信號)記錄平臺以及數據分析和管理系統四個集成組件組成。虛擬現實眼鏡將患者置於虛擬現實場景中,可實現視覺刺激範式的雙眼分視效果;眼動儀實時跟蹤患者眼球運動的位置;EEG信號記錄平臺可收集視覺誘發的腦電信號,併發送給數據分析和管理系統,使患者和醫生可隨時隨地訪問和共享數據和信息。通過監視和跟蹤患者的病情,醫生可遠程提供及時有效的診斷和治療計劃,爲患者節約了時間成本。

"嬰幼兒弱視腦檢測儀"一方面較爲理想地解決了嬰幼兒弱視早期篩查困難的問題,另一方面極大簡化了醫療流程,核心技術"腦機接口"可推廣至其他醫學領域,在醫患之間架起一座平和溝通的橋樑。

科研攻克難關:執着創新,銳意進取

好作品的問世絕非朝夕之功,這一切都是交大人刻苦鑽研、銳意進取、不懈奮鬥的汗水結晶。徐光華是西安交通大學騰飛教授,博士生導師。30年來,"給機器看病"一直是他的專業。"給機器看病",主要是指對運行中的設備進行故障診斷及信號處理。2003年左右,傳統機械故障診斷學科進入方向轉型時期,徐光華教授開始思考一些新的方向,於是,"智能檢測與腦控交互"團隊成立,向一個未知的全新領域邁進。

徐光華教授

腦機接口(Brain-Computer Interface,BCI)技術分爲侵入式和非侵入式兩個類別。徐光華教授團隊主攻非侵入式信號採集,經歷了幾百次的試驗,無數次的編程、調試、再推翻,團隊在十多年科研歷程中終於孕育出了一套行之有效的腦機控制流程。

具體到"嬰幼兒弱視腦檢測",團隊面臨的挑戰更加艱鉅。弱視是指在眼部無器質性病變的情況下,矯正視力低於正常視力值的情況。弱視的形成多可歸因於知覺、運動、傳導及視中樞等原因未能接受適宜的視刺激,使視覺發育受到影響而發生的視覺功能減退的狀態。因此,單單依靠"眼部病變檢測"並不能達到識別弱視的要求,需要通過對大腦皮層中樞神經的檢測才能確診。而嬰幼兒由於其年齡特徵,不可避免地存在語言性交流困難、行爲性引導困難等問題。

經過兩年多的摸索與實踐,徐光華教授團隊在原有的腦機檢測設備中又加入了虛擬現實眼鏡,既可以實現弱視檢測的雙眼分視效果,又可與虛擬現實多源信息相融合,實現了檢測過程的有效性與趣味性。

團隊特質:交叉產業化,熱情創未來

學科交叉和產業化實踐是貫穿徐光華教授團隊研究始終的兩大主題。在團隊中承擔腦電信號解碼和特徵提取任務的博士生鄭小偉表示,競逐紅點獎,單憑過硬的技術是遠遠不夠的,李曉玲副教授負責的工業設計部分也是整個作品的亮點,其流暢、簡潔的外形爲使用者提供了更爲舒適的人機交互體驗,也是紅點設計獎組委會所關注的重點內容。可以說,這是技術、設計、醫學的學科"三交叉"孕育出的成果。"作爲高校科研團隊,科研方向的選擇須考慮'三線交叉',"徐光華教授說,"既要是國家重點需求,還要有可觀的經濟價值和學術研究價值。"

從創立開始,團隊對於學科交叉成果的產業化思考和實踐一直未曾停止。2018年,依託西安交通大學醫工交叉研究所科研成果轉化孵化出的公司——西安臻泰智能科技有限公司正式成立,2019年獲聯想創投天使投資,其創始人兼CEO王浩衝獲評福布斯中國30位30歲以下行業精英,他正是徐光華教授門下弟子。

在徐光華教授看來,人才培養、科學研究、社會服務三者是相輔相成的,大學生創業是科研應用於社會的一種嘗試。"一方面依託高校雄厚的技術能力,創業公司可將學校的科研成果高效地投入市場,一方面產品使用反饋也能夠通過創業公司直接傳遞至科研機構,形成一個閉環,共同促進,謀求提高。"

站在時代熱點上的徐光華教授團隊,將交大人特有的"精勤求學、忠恕任事"的實幹精神和"銳意進取,積極創新"的團隊精神相結合,在科技報國的道路上,一往無前。

素材來源:西安交通大學新聞網

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