Zdrowsze, bezpieczniejsze i wygodniejsze życie? To możliwe, dzięki trzem zwycięskim wynalazkom w międzynarodowym konkursie Nagroda Jamesa Dysona 2021

W 2021 r. do konkursu zgłoszono rekordowo dużo projektów, więc sir James Dyson po raz pierwszy postanowił przyznać aż trzy główne nagrody po 30 tysięcy funtów każda, aby wesprzeć dalsze prace nad zwycięskimi wynalazkami:

• HOPES - urządzenie do bezbolesnego badania ciśnienia wewnątrzgałkowego w domowych warunkach, ułatwiające diagnozowanie jaskry (autorzy: studenci Narodowego Uniwersytetu Singapuru).
• Plastic Scanner - niedrogie, poręczne urządzenie, które rozpoznaje różne rodzaje plastiku, ułatwiając segregację odpadów (autor: Jerry de Vos z Uniwersytetu Technicznego w Delfcie).
• REACT - urządzenie, które może uratować życie, dzięki zatamowaniu krwotoku z rany kłutej (autor: Joseph Bentley z Uniwersytetu w Loughborough).  

Komentując tegoroczną edycję konkursu, sir James Dyson przyznał: „Cieszę się, widząc entuzjazm, z jakim młodzi ludzie rozwiązują globalne problemy, wykorzystując umiejętności projektowe i inżynieryjne oraz wiedzę naukową. W tym roku zgłoszono do konkursu tak obiecujące wynalazki, że przyznaliśmy aż trzy główne nagrody, skupiając się przede wszystkim na rozwiązaniach medycznych. Komercjalizacja własnego pomysłu jest naprawdę trudna, dlatego mam nadzieję, że renoma konkursu oraz związane z nią wsparcie finansowe pozwoli wynalazcom osiągnąć sukces”.

Główna Międzynarodowa Nagroda - HOPES, projekt Kelu Yu, Si Li i Davida Lee

Problem

Inspiracją do powstania projektu, który zdobył tegoroczną nagrodę w konkursie Nagroda Jamesa Dysona w kategorii międzynarodowej, było zdiagnozowanie jaskry u ojca Kelu, jednej z wynalazczyń. Widząc, jaki ból wywołuje choroba i jak często wymagane są wizyty w szpitalu, Kelu stwierdziła, że świat potrzebuje mniej inwazyjnej i łatwiej dostępnej metody pomiaru ciśnienia wewnątrzgałkowego. Tym bardziej, że jaskra jest drugą najczęstszą przyczyną utraty wzroku na świecie . W 2020 r. na jaskrę chorowało około 80 milionów ludzi na całym świecie, a według prognoz do 2040 r. liczba ta wzrośnie do ponad 111 milionów. Natomiast według szacunków Polskiego Towarzystwa Okulistycznego w Polsce problem jaskry może dotyczyć aż 800 tysięcy osób.

Rozwiązanie

HOPES (skrót od Home eye Pressure E-skin Sensor) to przenośne urządzenie biomedyczne służące do bezbolesnego badania ciśnienia wewnątrzgałkowego przy niskim koszcie i w warunkach domowych. Jak to działa? Po utworzeniu profilu w aplikacji użytkownik zakłada rękawicę HOPES i naciska opuszkiem palca na środek powieki. Specjalny czujnik zamontowany na opuszku palca pobiera dane dotyczące ciśnienia dynamicznego oka z precyzją co do niecałej milisekundy. Dane są przetwarzane przez algorytmy uczenia maszynowego, które w sposób ciągły i dokładny obliczają ciśnienie wewnątrzgałkowe.

Wyniki pomiarów są przesyłane przez Bluetooth do sparowanych urządzeń lub wgrywane do chmury, co umożliwia lekarzom zdalny dostęp. W aplikacji użytkownik znajdzie czytelną i zrozumiałą historię pomiarów, a także bezpośrednie linki do stron ośrodków medycznych, dzięki którym łatwiej uzyska profesjonalną pomoc, co może zminimalizować ryzyko przyszłych objawów.

Co dalej?

Zespół zamierza podjąć współpracę z lekarzami z National University Hospital, aby zbierać i analizować dane z pomiarów ciśnienia wewnątrzgałkowego potrzebne do wytrenowania algorytmów uczenia maszynowego. Równocześnie wynalazcy będą optymalizować działanie urządzenia i udoskonalać jego konstrukcję.

Nagroda w kategorii Zrównoważony Rozwój - Plastic Scanner, projekt Jerry’ego de Vosa

Problem

91% plastiku na świecie nie jest poddawane recyklingowi . Tymczasem co roku produkujemy ponad 2 miliardy ton odpadów, z czego 300 milionów ton to plastik, który w dużej mierze trafia na wysypiska śmieci i do oceanów . Składowanie odpadów powoduje poważne problemy środowiskowe i stanowi zagrożenie dla zdrowia osób mieszkających w pobliżu. Co więcej, według szacunków w naszych oceanach pływa już 5,25 bilionów kawałków plastiku i mikroplastiku.

Każdego dnia do oceanów trafia 8 milionów kawałków plastiku , które niszczą ekosystemy i przedostają się do łańcuchów pokarmowych. W Polsce biorąc pod uwagę strukturę materiałową opakowań, dominują opakowania z tworzyw sztucznych (około 40 proc. udziału), których Polacy zużywają 160 kg rocznie.

Rozwiązanie

Plastic Scanner zaprojektowany przez Holendra Jerry’ego de Vosa, absolwenta kierunku Industrial and Product Design, otrzymał w tym roku nagrodę w kategorii Zrównoważony Rozwój. Jest to poręczne urządzenie, które wystarczy przyłożyć do powierzchni plastikowej, aby dowiedzieć się, z jakiego tworzywa sztucznego jest wykonana. Plastic Scanner rozpoznaje różne rodzaje plastiku za pomocą podczerwieni.

Urządzenie wykorzystuje promieniowanie podczerwone o częstotliwościach dyskretnych do rozpoznawania rodzaju plastiku - to nowe, opłacalne zastosowanie konwencjonalnej spektroskopii w podczerwieni. Plastic Scanner to sprzęt typu open-source - każdy może samodzielnie zmontować płytkę drukowaną i wbudować elektronikę w poręczne urządzenie. Otwarta architektura pozwala użytkownikom i ekspertom na przesyłanie informacji zwrotnych oraz propozycji usprawnień, dzięki czemu projekt będzie wciąż udoskonalany w miarę popularyzacji recyklingu na świecie.

Co dalej?

Jerry stworzył zespół złożony ze znajomych specjalizujących się w systemach wbudowanych i uczeniu maszynowym, którzy będą mu pomagać w tworzeniu nowych prototypów i przystosowywaniu urządzenia do potrzeb przemysłu i warunków ograniczonych zasobów. Jego długoterminowym celem jest sprawienie, żeby projekt sam się dalej rozwijał dzięki zestawom do samodzielnego montażu urządzenia oraz uzupełnianiu dokumentacji open-source, co ułatwi innym ludziom zaangażowanie się w realizację tej misji.

W obszarze dbania o środowisko i walki z globalnym problemem zaśmiecania świata na etapie lokalnym wyróżniali się również polscy studenci. W sierpniu br. rozstrzygnięto etapy krajowe konkursu i przyznano nagrody oraz wyróżnienia w 28 krajach i regionach świata. W Polsce zwycięzcami etapu krajowego zostali Mike Ryan i Aleksander Trakul, którzy zaprojektowali maszynę Xtrude Zero, utylizującą zużyte maseczki chirurgiczne. XTRUDE ZERO to publicznie dostępna maszyna, która dezynfekuje i poddaje recyklingowi zużyte 3-warstwowe maseczki chirurgiczne, zamieniając je w polimerowy granulat wielokrotnego użytku.

Nagroda w kategorii Medycyna - REACT, projekt Josepha Bentleya

Problem

Przestępstwa, w których użyte zostały noże to problem w wielu krajach na całym świecie. W zeszłym roku liczba takich przestępstw wzrosła na prawie wszystkich kontynentach, zwłaszcza w krajach, gdzie obowiązują surowe przepisy dotyczące posiadania broni.

Rozwiązanie

Wynalazek REACT (skrót od Rapid Emergency Actuating Tamponade, dosł. Szybka Tamponada Ratunkowa) ma służyć do zatrzymania wysoce niebezpiecznej w skutkach utracie krwi z rany zadanej nożem. Zgodnie z aktualnymi zaleceniami dotyczącymi leczenia ran kłutych nie należy wyciągać z rany przedmiotu, którym ją zadano, o ile nadal w niej tkwi , ponieważ naciska on na miejsce rany, a zarazem wypełnia powstały otwór, zapobiegając krwawieniu wewnętrznemu.

Pomysł Josepha opiera się na tej samej zasadzie - dzięki tamponadzie REACT osoba udzielająca pierwszej pomocy będzie mogła przeprowadzić tamponadę balonową w standardzie medycznym, wprowadzając do rany silikonowe wypełnienie. Moduł wykonawczy połączony jest z zaworem tamponu. Użytkownik zaznacza w interfejsie urządzenia, w jakim miejscu znajduje się rana. Po naciśnięciu spustu moduł wykonawczy uruchamia automatyczną sekwencję nadmuchiwania tamponu do ciśnienia zdefiniowanego dla danej lokalizacji rany, próbując zatamować krwotok.

W początkowych fazach badań i prac nad urządzeniem Joseph zorientował się, że ratownicy medyczni wykorzystują współcześnie m.in. uciskanie, żeby powstrzymać krwawienie z rany kłutej . Ta metoda może się jednak nie sprawdzić w niektórych przypadkach, np. przy ranach brzucha, które zdarzają się najczęściej wśród ofiar nożowników . Podczas tworzenia prototypu Joseph odkrył, że dzięki prostej obsłudze i zautomatyzowanej procedurze pompowania tamponada REACT może być bardziej skuteczna niż konwencjonalne metody ratowania życia. Wynalazca uważa, że urządzenie, będące na razie prototypem, potencjalnie może zatrzymać krwotok w czasie krótszym niż minuta, co według jego szacunków mogłoby uratować setki istnień ludzkich rocznie.

Co dalej?

Wraz z międzynarodową Nagrodą Jamesa Dysona projekt Josepha otrzyma wsparcie 30 tysięcy funtów. Inżynier zamierza skomercjalizować swój wynalazek w najbliższych latach, wykorzystując środki z nagrody na dalsze badania, w tym również badania kliniczne, co pozwoli ustalić, w jaki sposób REACT może stać się globalnym rozwiązaniem, które - miejmy nadzieję - będzie ratowało życie ofiarom nożowników.