Die Gewinner des internationalen James Dyson Award-Wettbewerbs stehen fest. Die besten Projekte waren ein Gerät zur Verhinderung von Haarausfall während einer Chemotherapie und ein nachhaltiger Wetterballon. Die Erfinder dieser Konzepte erhalten jeweils 30.000 Pfund für die Lösung von Problemen von globaler Bedeutung in den Bereichen Medizin und Nachhaltigkeit.
Das Projekt Athena ist ein internationaler Gewinner im Bereich der Medizin. Erfunden von der 24-jährigen Designerin Olivia Humphreys (Irland), ist Athena ein erschwingliches und tragbares Gerät für Patienten, die sich einer Chemotherapie unterziehen. Olivia entwickelte das Gerät, nachdem sie den schmerzhaften Kampf ihrer Mutter gegen den Krebs miterlebt hatte. Es kühlt die Kopfhaut, um Haarausfall zu verhindern. Athena kostet 1 ⁄20 des Preises bestehender Technologien und kann außerhalb des Krankenhauses verwendet werden, wodurch die Patienten weniger Zeit auf den Stationen verbringen müssen.
Das airXeed-Radiosondenprojekt hingegen ist ein internationaler Nachhaltigkeitssieger. AirXeed wurde von den Doktoranden Shane Kyi Hla Win und Danial Sufiyan Bin Shaiful (Singapur) entwickelt und ist ein wiederverwendbarer, von der Natur inspirierter Sensor für die Wettervorhersage. Im Gegensatz zu herkömmlichen Wetterballons produziert er keine Tonnen von Plastik- und Elektronikmüll und steigt wie ein Ahornsamen herab, um Flugzeugkollisionen zu vermeiden und in ausgewiesenen Sammelgebieten zu landen.
In diesem Jahr gingen fast 2 000 Beiträge für den internationalen Studentenwettbewerb ein, der bereits mehr als 400 problemlösende Erfindungen von jungen Ingenieuren und Wissenschaftlern aus der ganzen Welt unterstützt hat.
Wir haben den James Dyson Prize Wettbewerb vor fast 20 Jahren ins Leben gerufen, um Universitätsstudenten zu ermutigen, aktiv Probleme in ihrer Umgebung zu lösen. Seitdem haben wir Tausende von Beiträgen erhalten. Es ist großartig zu sehen, dass so viele Studenten echte Lösungen für ernste globale Herausforderungen entwickeln. Sie reden nicht nur darüber, sondern werden aktiv – und genau dazu ermutigt der James Dyson Prize Wettbewerb. In diesem Jahr haben wir zwei großartige Gewinner, die wir mit Freude unterstützen, und ich hoffe, dass der Preis ein Sprungbrett für ihren zukünftigen Erfolg sein wird „, sagte James Dyson über die diesjährigen Gewinner.
Die Gewinnerin aus dem Bereich Medizin – Athena, von Olivia Humphreys aus Irland.
Das Problem: Etwa 65-99 % der Patienten, die sich einer Chemotherapie unterziehen, leiden unter dem damit verbundenen Haarausfall. Derzeitige Techniken zur Verhinderung des Haarausfalls nutzen die Kopfhautkühlung, eine Methode, bei der vor, während und nach der Chemotherapie niedrige Temperaturen direkt auf die Kopfhaut angewendet werden. Dies reduziert den Haarausfall, indem die Blutgefäße verengt und der Blutfluss eingeschränkt wird. Nach der Chemotherapie kann die Kühlung auch dazu beitragen, dass die Haare schneller und stärker nachwachsen. Allerdings kann sie für die Patienten auch sehr schmerzhaft sein. Die Verfügbarkeit der Kopfhautkühlung ist aufgrund der hohen Kosten begrenzt. Der diesjährige Gewinner des Wettbewerbs im Bereich Medizin kommt aus Irland, wo der Gesundheitsminister die Gesamtkosten für die Installation eines Kopfhautkühlgeräts auf bis zu 216 000 € schätzt. Dies hat mit den zusätzlichen Personalkosten zu tun, da die Behandlung zusätzliche Hilfe für die Bedienung der Geräte erfordert. Eine weitere Hürde ist die ordnungsgemäße Anpassung des Geräts an den Patienten und die längere Aufenthaltsdauer im Krankenhaus. Es gibt auch billigere, manuelle Kühlungsalternativen, die jedoch weniger effizient sind und keine dauerhaften Ergebnisse liefern. Nicht alle Krankenhäuser bieten auch Kopfhautkühlung für Patienten an. In Irland ist die Kopfhautkühlung nur in 8 der 86 Krankenhäuser des Landes verfügbar.
Die Lösung: Olivia Humphreys, eine 24-jährige Absolventin des Studiengangs Produktdesign und Technologie, erfand das Athena-Gerät, um diese Probleme zu lösen. Nachdem Olivia Humphreys die Auswirkungen des chemotherapiebedingten Haarausfalls bei einer ihr nahestehenden Person miterlebt hatte, verspürte sie den starken Drang zu handeln. Als bei ihrer Mutter 2019 Krebs diagnostiziert wurde, verbrachte sie während der Behandlung viel Zeit an ihrer Seite, was sie dazu inspirierte, eine Technologie zu entwickeln, die Haarausfall verhindert. Athena ist ein tragbares, thermoelektrisches Gerät zur Verhinderung von Haarausfall, das durch Kühlung der Kopfhaut funktioniert. Es ist kosteneffizienter und spart Zeit im Vergleich zu aktuellen Krankenhausgeräten, während es gleichzeitig eine hohe Behandlungsqualität aufrechterhält.
Derzeitige Geräte zur Kühlung der Kopfhaut sind auf eine Technologie angewiesen, die eine konstante Stromversorgung erfordert, so dass die Patienten gezwungen sind, 30 Minuten vor Beginn der Infusion im Krankenhaus einzutreffen und danach 90 Minuten lang zu bleiben, um die Kopfhaut vor und nach der Behandlung zu kühlen. Athena ist ein batteriebetriebenes Gerät mit einem Gewicht von etwa 3 kg, das aus einem tragbaren Koffer und einer Kühlkappe besteht, die sich an verschiedene Kopfformen anpassen lässt. Dadurch können die Patienten am Tag der Chemotherapie weniger Zeit im Krankenhaus verbringen. Das Gerät arbeitet mit kostengünstigen thermoelektrischen Halbleitern vom Peltiers-Typ, die das Wasser kühlen, das durch die intelligent gestaltete Kappe um den Kopf zirkuliert.
Athena
Mit dem Athena-Gerät können die Patienten die Kühlung der Kopfhaut überall selbst ein- und ausschalten, zum Beispiel bequem zu Hause. Bei voller Leistung kann das Gerät 3,5 Stunden lang laufen, so dass die Patienten während der Kühlung zum und vom Krankenhaus pendeln und sich während der Infusion frei bewegen können, um beispielsweise auf die Toilette zu gehen. Athena zielt darauf ab, den Patienten in einer Zeit, in der sie normalerweise das Gefühl haben, wenig Kontrolle zu haben, die Kontrolle zurückzugeben. Das Gerät ist auf die Bedürfnisse der Patienten ausgerichtet und wurde mit Blick auf Komfort und Ästhetik entworfen – Olivia hat helle Farben gewählt, die einen Kontrast zu den typischen klinischen Farben in Krankenhäusern bilden.
Athena ist nach der mächtigen griechischen Göttin der Weisheit und der Kampfstrategie benannt, und für die Gewinnerin symbolisiert sie Widerstandsfähigkeit – eine Eigenschaft, die Menschen, die mit Krebs leben und eine schwierige Behandlung durchlaufen, oft besitzen. Olivia zufolge liegen die geschätzten Kosten für Athena bei etwa 1.000 €, was deutlich unter den Kosten für industrielle Geräte liegt, die bei etwa 20.000 € beginnen. Athena könnte die Prävention von Haarausfall sowohl für Patienten als auch für Gesundheitsdienstleister zugänglicher und erschwinglicher machen – Olivias Idealszenario wäre die Zusammenarbeit mit Krankenhäusern und Wohltätigkeitsorganisationen, um Athena im Rahmen eines Miet- oder Leihsystems anzubieten. Um das Gerät zu verfeinern, sind umfangreiche Forschungsarbeiten erforderlich, und das Preisgeld, das mit dem Gewinn des internationalen James Dyson Award-Wettbewerbs verbunden ist, wird dazu beitragen, diese Arbeiten in Gang zu bringen. Längerfristig plant Olivia die Erforschung neuer Technologien für zukünftige Methoden zur Verhinderung von Haarausfall, die über die Kühlung der Kopfhaut hinausgehen.
Gewinner im Bereich Nachhaltigkeit – airXeed Radiosonde, Autoren Shane Kyi Hla Win und Danial Sufiyan Bin Shaiful aus Singapur.
Das Problem: Jeden Tag lassen Wetterstationen auf der ganzen Welt Geräte mit Wetterballons starten, um wichtige atmosphärische Daten für eine genaue Wettervorhersage zu sammeln. Diese kleinen Geräte, Radiosonden genannt, messen Luftdruck, Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Windgeschwindigkeit und -richtung und senden diese Daten an Bodenstationen, die den Meteorologen helfen, Wettermuster zu verfolgen und Bedingungen vorherzusagen. Die derzeitigen Geräte sind jedoch Wegwerfartikel und tragen weltweit zu Tonnen von Plastik- und Elektroschrott bei. Beim Erreichen großer Höhen platzt der Ballon, der das Gerät trägt, und der Sensor sinkt schnell ab, wobei er oft an abgelegenen Orten abstürzt, ohne während des Abstiegs weitere atmosphärische Daten zu sammeln.
airXeed Radiosonde
Weltweit gibt es 1.300 Wetterstationen, die voraussichtlich mindestens zwei einzelne Radiosonden pro Tag ausstrahlen. Jährlich werden fast eine Million Radiosonden im Wert von 190 Mio. $ ausgelöst, und es wird geschätzt, dass durch diese Lösung 48 Tonnen Elektronikschrott entstehen.
Diese Geräte sind von entscheidender Bedeutung für die schnell wachsende Wettervorhersagebranche, die im Jahr 2023 einen Wert von mehr als 2,25 Mrd. $ hatte und bis 2032 voraussichtlich 5,23 Mrd. $ erreichen wird. Dieses Wachstum wird durch die steigende Nachfrage nach genauen Wettervorhersagen in Bereichen wie Landwirtschaft, Energie, Verkehr und Luftfahrt angetrieben. Extreme Wetterereignisse haben auch die Nachfrage nach besseren Vorhersagesystemen erhöht.
airXeed Radiosonde
Die Lösung: Der diesjährige globale Nachhaltigkeitssieger will die Vorhersage umweltfreundlicher machen. AirXeed Radiosonde ist ein wiederverwendbares Gerät, das die Menge an Elektroschrott verringert, die durch die auf dem Markt befindlichen Einweg-Radiosonden entsteht. Außerdem soll sie die Menge der atmosphärischen Daten erhöhen und so die Qualität der Vorhersagen verbessern.
Die jungen Ingenieure Shane Kyi Hla Win und Danial Sufiyan Bin Shaiful von der Singapore University of Technology and Design ließen sich bei der Entwicklung der Erfindung von der Natur inspirieren. Um den Elektroschrott zu minimieren und die Umweltverschmutzung in abgelegenen Gebieten zu verringern, entwickelten sie die airXeed Radiosonde.
Das Team nutzte für seine Lösung die Autorotation von Ahornsamen. Die asymmetrische Form erzeugt Auftrieb und Luftwiderstand, so dass sie sich beim Fallen wie ein Hubschrauber drehen können. Dadurch wird das Gerät nicht nur verlangsamt, was Schäden beim Aufprall auf den Boden verhindert, sondern auch die Wahrscheinlichkeit erhöht, dass es an einer zugänglichen Stelle landet, so dass es leichter geborgen und wiederverwendet werden kann. Das Team setzte maschinelles Lernen ein, um dieses Design für die beste Flugleistung zu optimieren. Der kontrollierte Sinkflug von AirXeed ermöglicht es, mehr atmosphärische Daten zu sammeln und an Wetterstationen zu übermitteln, wozu herkömmliche Radiosonden nicht in der Lage sind.
airXeed Radiosonde
Um Kollisionen mit Flugzeugen und sehr windige Bedingungen zu vermeiden, die den Sinkflug behindern könnten, hört das Gerät von Shane und Danial automatisch auf zu rotieren, sobald es die Reiseflughöhe des Flugzeugs überschreitet. Dann geht es in den Tauchmodus über, um die Geschwindigkeit zu erhöhen. Das Team fügte außerdem einen Onboard-Controller hinzu, der die Stabilität und die Flugbahn des Geräts steuert, damit es ohne Aufprall in der Nähe der nächsten wiederverwendbaren Sammelzone landet. Diese Steuerung wird durch maschinelles Lernen ergänzt, um die Windgeschwindigkeit und -richtung an Bord abzuschätzen und den besten Landeplatz zu wählen. Die Sammelzonen werden auf der Grundlage von Wettermustern und der Zusammenarbeit mit den örtlichen Behörden festgelegt. Ausgestattet mit GPS und Flugnavigation würde die Erfindung die optimale Sammelzone aus einer Reihe von Optionen an jeder Wetterstation auswählen und so eine reibungslose Rückkehr auf der Grundlage von Wetter und Flugbahn gewährleisten.
Shane und Danial legten bei der Wahl der Materialien großen Wert auf Nachhaltigkeit und verwendeten Balsaholz und Schaumstoff für den leichten Flügel und die Motorhaube. Modulare Komponenten ermöglichen einen einfachen Austausch und das Recycling gebrauchter Teile.
Shane Kyi Hla Win und Danial Sufiyan Bin Shaiful – Erfinder des airXeed Radiosondenprojekts
Nach dem Gewinn eines Preises im James Dyson Award Wettbewerb hoffen Shane und Danial, mit weiteren Wetterstationen und Wettersensorherstellern zusammenzuarbeiten, um Daten und Feedback zu sammeln und airXeed Radiosonde schließlich auf den Markt zu bringen.
Wetterballons, die atmosphärische Daten sammeln, fallen zur Erde zurück und verschmutzen die Umwelt mit Elektroschrott. Shane und Danial, unsere Nachhaltigkeitssieger, haben einen Weg gefunden, wie das Gerät zur Erde zurückkehren kann, wo die Betreiber es haben wollen. Es ist ein wiederverwendbarer Wetterdetektor, der die Umwelt schont und Geld spart. Ich halte das für eine innovative Idee“, sagte James Dyson, der Gründer von Dyson.
quelle: Pressematerialien
Lesen Sie auch: Gesundheit | Ökologie | Technologie | Vorgestellt | whiteMAD auf Instagram
