中学生发明智能保暖卫衣 手机App监测助长者度严寒

宏信学生发明多功能自动保暖卫衣,帮助长者抵御寒冷。 宏信学生发明多功能自动保暖卫衣,帮助长者抵御寒冷。

长者怕冷,冬天时穿衣往往一层叠一层,需要长期卧床的长者,更要盖上厚厚的棉被。元朗宏信书院一群中学生在探访区内的老人院后,体会到抵御寒冷是长者及照顾者十分关心又经常面对的难题。同学们经过一年多的反覆研究、实验,发明了多功能自动保暖卫衣,并获得首届全港中学生“SMART Community Hackathon”最具创意奖。

汇丰首度举办的全港中学生比赛“SMART Community Hackathon”,鼓励学生在STEM方面发挥创意,互相启发。比赛的主题是“未来科技”和“健康生活”,同学们发明新产品的同时,也必须达到关怀社区和共融的效果。评审团根据创新意念、迎合社会需要、实验精神、启发性、切合主题等因素评核各校的参赛作品。

基督教香港信义会宏信书院的得奖设计队伍,由10名年龄介乎14至15岁的中学生组成,在两名老师带领下,发明了自动发热保暖卫衣“Heat Heart Hoodie”。设计队伍成员之一的何祉莹同学表示,发明念头来自她七十多岁的嬷嬷,嬷嬷二十多年前曾经历细菌入脑,最近三、四年健康恶化得很快,现在更全身瘫痪,不太能说话。为方便照顾,嬷嬷现时住在她家,因而反覆思量怎样帮助老人家。

另一成员林卓儁同学则说,看着老人院内的长者,有些因为年纪大而长期卧床,有些因为中风而行动不便,很容易被其他人忽略,“我觉得就算他们年纪大、不能动、不能说,其他人都应该尊重和关心他们,我们希望藉着Heat Heart Hoodie帮上一点忙。”

张兼善同学(右)将来会寻找更轻更耐用的物料,来改良卫衣设计。

 

何祉莹同学(右二)发明保暖卫衣的念头,来自她年迈的嬷嬷。

 

何静雯副校长表示,STEM的精髓在于跨学科的协作。

加设触控感应器 自动收集数据

这件白色发热保暖卫衣的原理,是利用分布在卫衣不同位置的高导热物料发热垫,连接可携式充电装置(power bank)来提供热能,以达到个别指定身体部位加热保暖的目的。用家可以因应个人需要而把发热垫贴在卫衣的不同部位,成员张兼善同学建议可以贴在胸口、背部、肩颈等体温较容易散失的位置,以加强保暖功效。

黄启滔同学则解释,发热垫连接一个微型处理器,可以自动监测发热垫的温度,并配有LED温度提示灯,“我们预设了摄氏30度,这个预设温度可以因应需要而改变。绿色的LED亮着,表示温度正常;黄灯代表温度偏高;红灯则代表温度已超越预设水平。红灯亮着时,装置亦同时自动停止发热。”整个发热系统可以拆卸,方便用家清洗??衣。

这件红色的保暖卫衣是初期设计,后来同学发现卫衣不方便长期卧床长者穿脱,故只作展示用途。

 

发热保暖卫衣的温度数据,透过WiFi直接传上网及手机App,让照顾者即时知悉长者情况。

这件卫衣目前仍不断改良中。同学们在经改良后的卫衣上加上监测使用者动作的触控感应器,又设计了“Heat Heart Hoodie”的监测网页。感应器能自动收集相关数据,并即时透过WiFi传送到监测系统的伺服器。照顾者可以透过监测网页来查看卫衣保暖的温度,以及长者有没有出现长时间不郁动的情况。张兼善解释:“如果长者连续好几个钟头都没有移动,维持在同一姿势,我们的系统会发出警报。护理员或者其他照顾者发现问题,可以马上去察看长者是不是有不适,或有紧急需要。”再进一步,设计队伍现已完成手机的应用程式,“App的好处是照顾者不需要整天坐在电脑面前,而且App可以设置提示功能,手机在手就可以随时随地知道长者身体情况。”

黑色的垫是高导热物料发热垫,可自由贴在卫衣不同部位。

 

微型处理器设有触控感应器,若长者长时期不郁动会发出警号。

改良微型处理器 目标投入市场

“虽然我们得了奖,但这项设计仍未完全完成,我们仍努力去将这件卫衣做得更好。”何祉莹说,同学们最大的目标是希望卫衣可以真正投入生产,推出市面,帮助长者和他们的照顾者,“而不是只是流于口讲的阶段。”要达到这目标,仍有一段距离。“我们想去找一些更轻、更耐用的卫衣物料,微型处理器希望可以改良变得更细,最好能够缩成一个很细的晶片,这可以减少损坏的机会。”张兼善说,最终若真的投产并推出市面,他希望售价能让普通人负担得起。该校副校长何静雯表示,这项发明正好印证设计是一个接着一个的过程:第一阶段完成了,接下来会发现还有很多改进空间,然后开展下一阶段,而同学就在这个过程中,真正学懂解难。

IB框架 重视跨学科探究精神

STEM是Science、Technology、Engineering和Mathematics的缩写,代表四个专业领域;结合而成一字,则强调四个领域之间的互通和融合。宏信书院副校长何静雯表示,跨学科协作是STEM的精髓所在,探索的目的在于解决问题,这亦正是IB最重视的精神。

基督教香港信义会宏信书院属于一条龙直资学校,小学部已获授权提供国际文凭小学项目(PYP),初中则是国际文凭中学项目(MYP)的准授权学校,学生到了十年级可选择报读DSE或IB课程。她说,学校在课程设计上,强调从小训练学生整合各科知识的能力,“初中开始有‘设计’科,学生要先发现‘需要’,然后进行资料搜集、研究、分析问题,完成设计之后,再将结论汇报大家。”

“一项成功的设计,每每包含多个学科的知识和应用,这就是知识的整合。”何静雯表示,该校的STEM并不是一门独立科目,相反渗进了整个中学课程的学习,受过培训的老师知道如何在教学上和不同学习领域的同事(例如数学、科学老师)合作。她形容,跨学科是一种心态训练,“将来学生无论读DSE、IB或升读大学,若他们具备这种mindset,自然能解决很多问题。”