Il James Dyson Award annuncia i suoi due vincitori globali, che risolvono problemi di importanza mondiale nell’ambito della medicina e della sostenibilità, premiati con 35.000 euro.
Athena è il progetto vincitore in ambito medico. Inventato dalla designer 24enne Olivia Humphreys dopo aver assistito alla dolorosa battaglia di sua madre contro il cancro, Athena è un dispositivo portatile e dal prezzo accessibile per i pazienti chemioterapici, che utilizza il raffreddamento del cuoio capelluto per prevenire la caduta dei capelli. Costa 1/20 rispetto alla tecnologia attualmente esistente e può essere utilizzato al di fuori dell’ospedale, riducendo la permanenza dei pazienti in reparto.
airXeed Radiosonde è il vincitore globale per la sostenibilità. Inventato dai ricercatori post-dottorato Shane Kyi Hla Win e Danial Sufiyan Bin Shaiful, airXeed è un sensore per le previsioni meteorologiche riutilizzabile e ispirato alla natura. A differenza degli attuali palloni sonda, non crea tonnellate di rifiuti di plastica ed elettronici, poiché ritorna a terra in modo intelligente come un seme di acero per evitare collisioni e atterrare in zone di raccolta designate.
Il James Dyson Award, concorso internazionale di design per studenti, ha fino ad oggi sostenuto più di 400 invenzioni di giovani ingegneri e scienziati da tutto il mondo; quest’anno, le candidature sono state quasi 2.000.
Parlando dei vincitori 2024, James Dyson ha dichiarato: “Il James Dyson Award è nato quasi 20 anni fa per incoraggiare gli studenti universitari a risolvere i problemi. E da allora abbiamo ricevuto migliaia e migliaia di progetti. È meravigliosamente incoraggiante vedere quanti studenti hanno soluzioni a problemi globali gravi. Anziché limitarsi a parlarne, si attivano – ed è proprio questo che il James Dyson Award incoraggia. Quest’anno abbiamo due brillanti vincitori che siamo entusiasti di supportare: spero che il premio sia per loro un trampolino di lancio verso il successo”.
Circa il 65-99% dei pazienti sottoposti a chemioterapia sarà affetto da perdita di capelli indotta dalla chemioterapia. Le attuali tecniche di prevenzione della caduta dei capelli utilizzano comunemente il raffreddamento del cuoio capelluto: un metodo che prevede l’esposizione a temperature ghiacciate sul cuoio capelluto prima, durante e dopo la chemioterapia e che può essere molto doloroso per i pazienti. La caduta dei capelli viene attenuata restringendo i vasi sanguigni e limitando il flusso sanguigno al cuoio capelluto. Dopo la chemioterapia, il raffreddamento può anche aiutare i capelli a ricrescere più velocemente e più forti.
La disponibilità del raffreddamento del cuoio capelluto è però limitata a causa dei costi elevati. Il vincitore medico di quest’anno proviene dall’Irlanda, dove il Ministero della Salute ha stimato in 216.000€3 il costo totale dell’installazione di una macchina per il raffreddamento del cuoio capelluto, con costi aggiuntivi necessari per il personale poiché il trattamento richiede ulteriore assistenza per il funzionamento dell’apparecchiatura.
Ulteriori ostacoli sono rappresentati dalla necessità di assicurarsi che l’attrezzatura si adatti correttamente al paziente, e la necessità di trascorrere ulteriore tempo in ospedale. Sono disponibili alternative più economiche e di raffreddamento manuale, ma sono meno potenti e non offrono effetti di lunga durata.
Inoltre, non tutti gli ospedali offrono anche il raffreddamento del cuoio capelluto per i pazienti. In Irlanda, ciò avviene solo in 8 ospedali, su 86 presenti nel Paese.
Olivia Humphreys, ventiquattrenne laureata in design e tecnologia, ha inventato Athena dopo aver assistito all’impatto della caduta dei capelli indotta dalla chemioterapia quando a sua madre è stato diagnosticato un cancro nel 2019. Proprio il tempo trascorso con sua madre durante il trattamento ha dato a Olivia l’ispirazione per reinventare la tecnologia di prevenzione della caduta dei capelli.
Athena è un dispositivo portatile e termoelettrico per la prevenzione della caduta dei capelli che sfrutta il raffreddamento del cuoio capelluto. È più conveniente e fa risparmiare tempo rispetto agli attuali modelli ospedalieri, senza compromettere la qualità del trattamento.
I dispositivi per il raffreddamento del cuoio capelluto attuali utilizzano una tecnologia di refrigerazione che richiede un’alimentazione costante. Il paziente deve arrivare in ospedale 30 minuti prima e rimanervi per 90 minuti dopo l’infusione per il raffreddamento pre e post del cuoio capelluto. Athena, alimentato a batteria e con un peso di circa 3 kg, è costituito da una custodia per il trasporto e un copricapo refrigerante, che si adatta a diverse forme della testa; consente alle persone di trascorrere meno tempo in ospedale durante una giornata di infusione di chemioterapia. Funziona tramite semiconduttori termoelettrici a basso costo chiamati Peltiers, che raffreddano un serbatoio d’acqua fatta circolare attorno alla testa tramite il copricapo appositamente disegnato.
Con Athena, i pazienti possono avviare e terminare autonomamente il processo di raffreddamento del cuoio capelluto ovunque desiderino, ad esempio comodamente da casa propria. A piena potenza, può funzionare per 3,5 ore, consentendo al paziente di spostarsi da e verso l’ospedale durante il raffreddamento e di spostarsi durante l’infusione, ad esempio per andare in bagno. Athena mira a restituire il controllo ai pazienti in un periodo in cui di solito ne hanno poco. È un dispositivo che mette al centro il paziente, e per questo Olivia ha scelto colori vivaci anche per i materiali, segnando un cambiamento rispetto ai colori clinici convenzionali presenti negli ospedali. Il nome Athena viene dalla potente dea greca della sapienza e della strategia di battaglia: per Olivia è un simbolo di resilienza, una qualità che accomuna coloro che convivono con una malattia grave come il cancro e si sottopongono alle cure necessarie.
Secondo Olivia, il costo stimato per Athena è di circa 1.000 euro, significativamente inferiore rispetto a quello delle macchine industriali che partono da circa 20.000 euro. Athena ha il potenziale per rendere la prevenzione della caduta dei capelli più accessibile e conveniente, sia per i pazienti che per gli operatori sanitari: in uno scenario ideale, Athena potrebbe essere offerto tramite un programma di noleggio o prestito, coinvolgendo ospedali ed enti benefici. Per portare Athena al livello successivo, sono necessarie attività di ricerca e sviluppo approfondite e il premio in denaro del James Dyson Award darà il via a tutto questo. A lungo termine, Olivia sta esplorando nuove tecnologie per metodi di prevenzione della caduta dei capelli che vadano oltre il raffreddamento del cuoio capelluto.
James Dyson, fondatore di Dyson, ha commentato: “Non ho avuto il cancro, ma alcuni membri della mia famiglia sì, e la caduta dei capelli è una parte particolarmente deprimente e debilitante del trattamento chemioterapico. Il raffreddamento del cuoio capelluto si può fare in strutture apposite, che però non sono sempre disponibili, è costoso e molto doloroso. La vincitrice in ambito medico di quest’anno, Olivia Humphreys, ha affrontato il problema progettando Athena, per il raffreddamento portatile del cuoio capelluto. Lo si può indossare in viaggio, in macchina nel tragitto da e verso l’ospedale, a casa: è un’alternativa a basso costo disponibile per tutti, con tutto il potenziale per fare davvero la differenza”.
Parlando dello sviluppo di Athena, Olivia Humphreys ha dichiarato: “Ho deciso di costruire un prototipo funzionante per testare le capacità dei semiconduttori Peltier. Utilizzando un sistema di ventola di raffreddamento per computer Peltier, una pompa a membrana, la vecchia valigia di mia madre e la batteria dell’aereo di mio padre, sono stato in grado di creare un proof of concept e raccogliere preziosi feedback per sviluppare il concetto. A seguire, mi sono concentrata sulla forma del prodotto, creando modelli in cartone e schiuma e determinando aspetti funzionali e punti di contatto per garantire la migliore user experience. Il modello finale a cui sono arrivata, Athena, è stato realizzato utilizzando la modellazione CAD 3D SolidWorks.”
E a proposito della sua vittoria Olivia ha aggiunto: “Sono incredibilmente orgogliosa del lavoro, dell’ambizione e dell’impegno che sono stati necessari per creare Athena. Il riconoscimento del James Dyson Award avvalora non solo i miei sforzi, ma anche le storie e le intuizioni condivise da persone che sono stati sottoposti a cure contro il cancro. Mia madre è stata l’ispirazione per questo percorso ed è incredibilmente emozionante e gratificante vedere il mio progetto raggiungere questo livello. Il premio mi ha motivato a riconoscere il mio potenziale e apre interessanti opportunità per me come giovane designer e innovatrice”.
Il Professor Mark Beresford, Consulente Oncologo presso il Royal United Hospital di Bath, ha commentato: “La caduta dei capelli è uno degli effetti collaterali più evidenti e dolorosi della chemioterapia. Le tecniche di raffreddamento del cuoio capelluto attuali possono ridurre il rischio o l’entità della caduta dei capelli, ma devono essere effettuate nell’unità di chemioterapia per un periodo di tempo prima e dopo l’infusione di chemioterapia, impegnando i pazienti in una lunga giornata in ospedale. Questa nuova versione mobile darà ai pazienti maggiore libertà, restituendo loro parte della giornata, e inoltre libererà tempo prezioso sulle poltrone chemioterapiche affinché altri pazienti possano ricevere il trattamento”.
Ogni giorno, le stazioni meteorologiche di tutto il mondo lanciano dispositivi tramite palloni meteorologici che raccolgono dati atmosferici critici per previsioni meteorologiche accurate. Questi piccoli dispositivi, chiamati radiosonde, misurano la pressione dell’aria, la temperatura, l’umidità, la velocità e la direzione del vento e trasmettono questi dati alle stazioni di terra, aiutando i meteorologi a monitorare i modelli meteorologici e le condizioni di previsione. Tuttavia, i dispositivi attuali sono monouso e contribuiscono alla produzione di tonnellate di plastica e rifiuti elettronici a livello globale.
Dopo aver raggiunto quote elevate, il pallone che trasporta il dispositivo scoppia e il sensore scende rapidamente, spesso schiantandosi in luoghi remoti, senza raccogliere ulteriori dati atmosferici durante la caduta.
Ci sono 1.300 stazioni meteorologiche in tutto il mondo e si prevede che rilascino almeno due radiosonde monouso al giorno. Quindi, in un anno, vengono rilasciate quasi un milione di radiosonde, per un costo di 190 milioni di dollari, e che si stima producano 48 tonnellate di rifiuti elettronici.
Questi dispositivi sono fondamentali per il settore delle previsioni meteorologiche in rapida crescita, valutato a oltre 2,25 miliardi di dollari nel 2023 e che si prevede raggiungerà circa 5,23 miliardi di dollari entro il 2032. Questa crescita è guidata dalla crescente domanda di previsioni meteorologiche precise in settori come agricoltura, energia, trasporti e aviazione. Gli eventi meteorologici estremi hanno aumentato anche la richiesta di migliori sistemi di previsione.
Il vincitore globale per la sostenibilità di quest’anno mira a rendere le previsioni meteorologiche più rispettose dell’ambiente. AirXeed Radiosonde è un dispositivo riutilizzabile che affronta il tema della quantità di rifiuti elettronici creati dalle radiosonde monouso esistenti sul mercato. Mira inoltre ad aumentare la quantità di dati atmosferici raccolti da questi dispositivi, migliorando la qualità delle previsioni.
I giovani ingegneri Shane Kyi Hla Win e Danial Sufiyan Bin Shaiful, della Singapore University of Technology and Design, si sono ispirati alla natura per creare airXeed Radiosonde. Il loro obiettivo era migliorare la discesa e la fine del ciclo di vita di una radiosonda per renderla riutilizzabile, riducendo i rifiuti elettronici e riducendo l’inquinamento nelle aree remote.
Per la sua soluzione, il team ha sfruttato l’autorotazione dei semi di acero; la loro forma asimmetrica crea infatti portanza e resistenza, permettendogli di girare come un elicottero mentre cadono. Shane e Danial hanno applicato questo principio al design della loro radiosonda, consentendole di spiraleggiare durante la discesa. Ciò non solo rallenta il dispositivo, prevenendo danni in caso di impatto con il suolo, ma aumenta anche la probabilità che atterri in un luogo accessibile, facilitandone il recupero e il riutilizzo. Il team ha utilizzato il machine learning al fine di ottimizzare il design per ottenere le migliori prestazioni di volo. La discesa controllata di AirXeed gli consente di raccogliere e trasmettere più dati atmosferici alle stazioni meteorologiche, mentre le radiosonde tradizionali non possono farlo.
Per evitare collisioni con velivoli e problemi con il vento forte, che potrebbe deviare la discesa, il dispositivo di Shane e Danial smette di ruotare quando si supera l’altitudine di crociera degli aerei; entra invece in modalità immersione per aumentare la velocità. Il team ha anche aggiunto un controller di bordo per gestire la stabilità del dispositivo e la traiettoria di volo per atterrare senza impatto vicino alla zona di raccolta più vicina per il riutilizzo. Questo controller è potenziato dal machine learning per stimare la velocità e la direzione del vento a bordo, nonché per selezionare la migliore posizione di atterraggio. Le zone di raccolta verrebbero stabilite in base ai modelli meteorologici e alla collaborazione del governo locale. Dotata di GPS e navigazione di volo, la radiosonda selezionerebbe la zona di raccolta ottimale tra più opzioni in ciascuna stazione meteorologica, garantendo un ritorno senza intoppi in base al tempo e alla traiettoria del volo.
Shane e Danial hanno dato priorità alla sostenibilità nella scelta dei materiali, utilizzando legno di balsa e schiuma per l’ala leggera e la cappottatura. I componenti modulari consentono una facile sostituzione e riciclo delle parti usurate, soddisfacendo le esigenze del settore.
Dopo aver vinto il James Dyson Award, Shane e Danial sperano di collaborare con più stazioni meteorologiche e produttori di sensori meteorologici per effettuare prove reali, così da raccogliere dati e feedback per migliorare la loro invenzione, e portare infine airXeed Radiosonde sul mercato.
James Dyson, fondatore di Dyson, ha commentato: “I palloni meteorologici che raccolgono informazioni atmosferiche ricadono sulla Terra e inquinano l’ambiente con rifiuti elettronici. Shane e Danial, i nostri vincitori per la sostenibilità, hanno trovato un modo per riportare questi dispositivi sulla Terra in modo altamente intelligente, dove gli operatori vogliono che atterrino. AirXeed Radiosonde utilizza il principio del seme d’acero, scendendo dolcemente come un elicottero o precipitando nelle aree in cui è probabile la presenza di aerei. È un rilevatore meteorologico riutilizzabile, che consente di evitare rifiuti ambientali e risparmiare denaro. Penso che sia un’idea molto intelligente”.
Dopo aver vinto il James Dyson Award, Shane ha dichiarato: “Vincere il premio globale per la sostenibilità del James Dyson Award è un enorme passo avanti per noi. Dimostra che il nostro progetto ha del potenziale e ci offre una piattaforma per mostrare come airXeed Radiosonde può migliorare positivamente il settore meteorologico: sentirlo dalla voce di James Dyson rende il tutto ancora più speciale. È incredibilmente motivante vedere una figura così importante nel campo dell’innovazione dedicare del tempo a incoraggiare i giovani inventori come noi, a sviluppare soluzioni sostenibili e ad affrontare le sfide globali”.
Riguardo al futuro del team, Danial ha aggiunto: “Con il riconoscimento del James Dyson Award speriamo di entrare in contatto con esperti del settore meteorologico, chiudere partnership e attrarre finanziamenti per testare e sviluppare ulteriormente il nostro progetto. Si tratta di un enorme boost per il nostro percorso verso la trasformazione di airXeed Radiosonde in una soluzione pienamente realizzata in grado di ridurre i rifiuti elettronici e rendere il monitoraggio meteorologico più intelligente e sostenibile”.
Choo Huat Aik, Covering Director del Meteorological Service Singapore, ha dichiarato: “Le osservazioni con radiosonde sono fondamentali in meteorologia, poiché forniscono profili verticali dettagliati di temperatura, umidità, pressione e vento attraverso l’atmosfera. Siamo felici di vedere giovani inventori come Shane e Danial interessarsi alla sostenibilità ambientale delle radiosonde, con innovazioni che offrono il potenziale per il recupero e il riutilizzo, e di incoraggiarli a continuare a innovare con l’obiettivo di sviluppare soluzioni pratiche che possano supportare l’industria meteorologica”.
