James Dyson Award 2021: tre unga vinnare med världsförbättrande uppfinningar

Plastic Scanner – En prisvärd, bärbar enhet för att underlätta återvinning av plast, av Jerry de Vos från TU Delft.

HOPES – En smärtfri, ögontryckstestning för hemmabruk, som öppnar upp för tillgång till glaukomtestning, av studenter vid National University of Singapore.

REACT – En anordning för att stoppa blödningar och hjälpa till att rädda livet på knivhuggoffer, av Joseph Bentley från Loughboroughs universitet.

Sedan starten år 2005 har James Dyson Award delat ut nästan 12 miljoner kronor i prispengar till över 250 innovativa uppfinningar från unga ingenjörer och forskare från 28 olika länder runt om i världen. I år mottogs ett rekordstort antal bidrag från hela världen och Sir James Dyson utser för första gången hela tre globala vinnare, som var och en får 360 000 kronor i prispengar i syfte att stödja nästa steg i utvecklingen av deras uppfinningar.

– Jag tycker om att se entusiasmen hos dessa unga människor och hur de tacklar världens problem med bra design, ingenjörskonst och vetenskap. Årets bidrag var så bra att vi valde att ta fram en tredje priskategori, med fokus på medicinsk uppfinning. Att kommersialisera en idé är väldigt svårt och jag hoppas att den medvetenhet som priset bidrar till, liksom det ekonomiska stödet det ger, kommer att ge dessa idéer en språngbräda till framgång, säger Sir James Dyson.

De vinnande uppfinningarna:

Hållbarhetsvinnare – Plastic Scanner, uppfunnen av Jerry de Vos

Problemet

Plast är ett lätt, säkert och lättillgängligt material som kan användas för att göra varaktiga och hållbara produkter. Den har ett dåligt rykte eftersom den ofta inte anses vara återvinningsbar och därför hamnar på soptippen, eller ännu värre på stranden eller i våra hav. Men med rätt teknik kan plast, i slutet av sin livslängd, återvinnas och omvandlas till nya produkter, som i sin tur är långvariga och hållbara.

Utmaningen är att identifiera plasten så att den kan återvinnas på rätt sätt, istället för att slängas. Tekniken finns men den är dyr och ovanlig. Med en större tillgång på plastidentifiering kan mycket mer plast återvinnas och på så vis användas mer effektivt.

Lösningen

Plast-skannern, uppfunnen av industri- och produktdesignstudenten Jerry De Vos från Nederländerna, är årets hållbarhetsvinnare. Plastic Scanner är en bärbar skanner som med hjälp av infrarött ljus kan tala om för användaren när man håller skannern mot plast, vilka material och plastkomponenter den består av.

Jerry De Vos är medlem i Precious Plastic, en organisation som syftar till att minska plastavfallet. Genom sitt arbete för organisationen har han bevittnat de negativa effekterna av allt plastavfall och de problem som uppstår när plast inte identifieras och sorteras rätt i återvinningsprocessen. Runt om i världen görs mycket av denna process för hand, vilket tar tid och är dömt att bli fel. Jerry har sett framgångsrik teknik användas i stora fabriker i Nederländerna där infraröda reflektioner hjälper till vid sorteringen. Detta är ett viktigt steg för att säkerställa att plasten återvinns på rätt sätt. Jerrys mål har varit att göra denna teknik tillgänglig för alla runt om i världen, i syfte att förbättra och underlätta återvinningen.

Plastskannern använder diskret infrarött ljus för att upptäcka olika typer av plast och är i jämförelse med traditionell infraröd spektroskopi, en ny och prisvärd metod. Skannern har en öppen hårdvara, så att vem som helst kan sätta ihop breakout- kortet och använda produkten. Med öppen hårdvara välkomnas feedback och förbättringar från experter, så att projektet kontinuerligt kan förbättras när fler människor återvinner plast runt om i världen.

Jerry har lärt sig att mycket av den plast som hamnar i våra hav kommer från låg- och medelinkomstländer. Hans mål är att stödja återvinningsinitiativ i dessa länder med hjälp av den prisvärda och användarvänliga plastskannern som han designat. Under produktutvecklingen intervjuade Jerry olika återvinningsföretag från Indien, Indonesien, Kenya och Curacao för att säkerställa att hans produktmodell var lämplig för slutanvändare.

• Plast är väldigt omdiskuterat just nu, men det är ett hållbart och mångsidigt material som spelar en viktig roll. Utmaningen är naturligtvis att se till att den återanvänds och återvinns effektivt för att undvika att den hamnar på soptippen. Att förstå hur man återvinner plast på rätt sätt är komplicerat, men Jerry har utvecklat en mycket effektiv teknik och kunskap som skulle kunna bli tillgänglig för Jerry engagerar sig i att stödja utvecklingsländer. När jag ringde Jerry för att berätta att han vunnit priset så var han på väg till Algeriet för att hjälpa de lokala samhällen att implementera återvinningsinitiativ, hans arbete är inspirerande och jag önskar honom all framgång med denna potentiellt betydelsefulla teknik, säger Sir James Dyson, grundare och chefsingenjör på Dyson.

Nästa steg

Jerry har samlat ihop ett team av vänner som specialiserat sig på inbäddade system och maskininlärning för att stötta honom i skapandet av nya prototyper och för att testa skannern i både industri- och lågresurssammanhang. Hans mål är att på långsikt få projektet att stå på egna ben med DIY-versioner av skannern, samtidigt som han utvecklar öppen hårdvara för att göra det lättare för andra att engagera sig och bidra till hans mål.

• När James Dyson personlingen berättade för mig att jag hade vunnit hållbarhetspriset blev jag chockad och började sedan inse effekten av denna vinst och de möjligheter som priset Målet med plastskannern är att bygga en enkel enhet med öppen källkod som kan identifiera de vanligaste plasttyperna. Jag är så motiverad efter att ha vunnit James Dyson Award och det kommer att hjälpa till att påskynda utvecklingsprocessen för både elektroniken och mjukvaran av uppfinningen. Genom att förbättra dess kvalitet och göra det intuitivt att kopiera, hoppas jag göra det möjligt för vem som helst att identifiera och sortera plast på rätt sätt, och övervinna en av de mest komplexa hindren för att återvinna plast överallt i världen, säger Jerry de Vos.

Fakta och statistik

• Enligt Naturvårdsverket använder svenskarna 1,6 miljoner ton plast per år, vilket är en ökning med 300 000 ton på sju år.1
• Trots ökad sopsortering hamnar mycket plast  i våra sopor och endast 10 procent av all plast i Sverige återvinns

Internationell vinnare – HOPES, designad av Kelu Yu, Si Li och David Lee

Utmaningen/Problemet

Inspirationen till Årets internationella vinnare av James Dyson Award kom då en av uppfinnarnas, Kelu Yu, pappa diagnistiserades med glaukom. Efter att hon sett sin pappas obehag och antal sjukhusbesök insåg Kelu att det fanns ett globalt behov av en mindre invasiv och mer tillgänglig metod för kontroll av intraokulärt tryck (IOP). Glaukom är den näst vanligaste orsaken till blindhet i världen.

År 2020 diagnostiserades cirka 80 miljoner människor i världen med glaukom och till år 2040 förväntas siffran stiga till över 111 miljoner. Uppskattningsvis har cirka 200 000 svenskar glaukom. Studier visar dock att hälften av dessa, 100 000 personer, har sjukdomen utan att veta om det. I en ny undersökning genomförd bland svenska optiker fann man att hela 20 procent av dem som gjorde ögonundersökning hade ärftligt anlag för att utveckla glaukom (glaukomhereditet) utan att känna till det. 2

Eftersom det i stort sett är symptomfritt, är det också känt som ”den tysta syntjuven”. Det finns inget botemedel men om man diagnostiseras och behandlas tidigt kan blindhet förebyggas.

Idag är regelbunden kontroll av IOP, intraokulärt tryck, ett viktigt verktyg för att hjälpa läkare att fastställa långsiktiga behandlingsplaner och mål. Detta uppnås genom Goldmann Applanation Tonometri – betraktad som guldstandarden för mätning av ögontryck. Det finns en efterfrågan på säkra, precisa och prisvärda IOP-mätenheter för hemmabruk i syfte att förbättra patientupplevelsen.

Lösningen

HOPES, (som står för Home Eye Pressure E-skin Sensor) är en bärbar biomedicinsk enhet för ögontrycks-testning i hemmamiljö, som är både smärtfri och prisvänlig. HOPES drivs av patentsökt sensorteknologi och artificiell intelligens så att användaren enkelt själv kan kontrollera sitt ögontryck.

Efter att ha skapat en profil i appen, tar användaren på sig HOPES-handsken med sensorn placerad vid fingertoppen, som man trycker mot mitten av ögonlocket. Fingertoppen använder en unik sensorarkitektur som fångar dynamisk tryckinformation i användarens öga med sub-millisekunders precision. De infångade signalerna bearbetas av data och algoritmer för att kontinuerligt och precist beräkna användarnas ögontryck.

Data överförs via Bluetooth till parade enheter eller laddas upp till molnet för att nås på distans av läkare. Appen ger användarna lättöversiktlig mäthistorik och direktlänkar till sjukvårdssystem, vilket gör att de kan söka vård för att förebygga framtida symtom.

• Jag har själv upplevt hur invasiva och obehagliga tester för glaukom kan vara, men det är ett livsviktigt test. Denna grupp av ungdomar har tagit itu med ett problem som inte berör dem direkt, men som påverkar deras familjemedlemmar. Deras arbete har potential att göra glaukomtestning mycket mer allmänt tillgänglig och jag önskar dem all framgång när de navigerar i den utmanande processen med vidareutveckling och medicinska godkännanden säger Sir James Dyson, grundare och chefsingenjör på

Nästa steg

Teamet planerar att samarbeta med läkare vid National University Hospital i Singapore för att samla in och analysera patienternas ögontrycksdata för att utveckla enhetens maskininlärningsläge. Samtidigt arbetar de med att optimera HOPES prestanda och förbättra dess design.

• Vi blev så glada när Sir James Dyson hörde av sig och meddelade att vi är årets internationella vinnare av James Dyson För oss började allt med Kelu och hennes försök att skapa en lösning för sin far efter det problem de ställdes inför som familj. Med denna vinst hoppas vi att människor i framtiden kan mäta sitt ögontryck smärtfritt i hemmamiljö. Vi vill förbättra människors livskvalitet och strävar efter att en dag kunna tillämpa vår forskargrupps sensorteknologi i olika hälsokontrolls-enheter, såsom robotik och biomedicinsk utrustning, säger teamet bakom HOPES.

Fakta och statistik

•  Glaucom drabbar oftast äldre personer och är ovanligt före 50 års ålder. Mellan 65 och 75 års ålder är det 5–6 procent som har denna sjukdom. Ungefär hälften är odiagnostiserade. 3

• Glaucom är den näst vanligaste orsaken till Risken att en person med glaukom ska bli blind är 6-15 procent.4

• Uppskattningsvis har cirka 200 000 svenskar Studier visar dock att hälften av dessa, 100 000 personer, har sjukdomen utan att veta om det. I en ny undersökning genomförd bland svenska optiker fann man att hela 20 procent av dem som gjorde ögonundersökning hade ärftligt anlag för att utveckla glaukom (glaukomhereditet) utan att känna till det.5

Vinnaren i medicin – REACT, uppfunnen av Joseph Bentley

Problemet

Knivbrott är ett problem i många länder runt om i världen och förra året, ökade antalet knivbrott på nästan alla kontinenter, särskilt i länder med strikta vapenlagar. År 2020 anmäldes i Sverige 8 500 brott mot vapenlagen, vilket är en ökning med 14 procent i jämförelse med året innan. Samma år anmäldes även 13 100 brott mot knivlagen, en ökning med 13 procent från 2019.6 Genomsnittlig väntan på ambulans är cirka 17 minuter i landet7, men en person kan förblöda på mindre än fem minuter.8

Lösningen

REACT-enheten (som står för Rapid Emergency Actuating Tamponade) syftar till att minska massiv blodförlust från ett knivsår. Den nuvarande rekommendationen för behandling av sticksår är att aldrig ta bort knivföremålet från såret om det fortfarande sitter på plats. Anledningen är att föremålet utövar ett inre tryck på sårstället samtidigt som det fyller ut håligheten och förhindrar inre blödningar. Josephs koncept bygger på samma princip, den implanterbara ballongtamponaden i silikon är av medicinsk kvalitet och sätts in i sårkanalen av räddningspersonal. Enheten är ansluten till tamponadventilen och användaren väljer sårplatsen på enhetens skärm. Genom att trycka på enhetens avtryckare så startar den automatiska uppblåsningen och tamponaden blåses upp till ett tryck baserat på sårplatsen i syfte att försöka stoppa blödningen.

Under de första forsknings- och utvecklingsfaserna upptäckte Joseph Bentley att nuvarande sårhanteringstekniker som sårpackning ibland används av ambulanspersonal för att förhindra blödning från sticksår. Denna process innebär att ett sår packas tätt med gasväv, vilket hjälper till att skapa ett internt tryck på sårstället. Enligt Joseph kan processen vara långsam, teknisk och extremt smärtsam för offret, men har i många fall visat sig vara framgångsrik för att snabbt stoppa blödningar från knivsår.

Trots detta så lämpar sig inte tekniken för sår i platser som buken, vilket är det vanligaste området där knivsår uppstår efter en knivattack. Under framställningen av sin prototyp fann Joseph att den enkla tillämpningen och automatiserade uppblåsningsproceduren för REACT-systemetet kan vara en effektivare metod för räddningspersonal jämfört med traditionella metoder. Han hävdar att hans prototyp Tamponade potentiellt kan vara på plats och stoppa blödningar på mindre än en minut, vilket Joseph uppskattar kan rädda hundratals liv om året.

• Den här typen av problemlösningsuppfinning visar den betydande inverkan ingenjörer kan ha på allvarliga, globala frågor, och det är därför jag skapade James Dyson Award. Att utveckla en medicinsk utrustning är mycket utmanande och det kommer aldrig att finnas några hinder, men jag vill uppmana Joseph att inte skjutas upp eftersom möjligheten att rädda liv är så stor. Jag hoppas att denna uppfinning genom att vinna priset får det stöd den kräver eftersom den har potential att göra en effektfull förändring, säger Sir James Dyson, grundare och chefsingenjör på Dyson.

Nästa steg

• Jag är bortom ord när jag ska beskriva min tacksamhet för att få ta emot detta globala pris, tillägnat en medicinsk innovation. Knivbrott är fruktansvärt och en global utmaning som tar livet av tusentals varje år. REACT-systemet har potential att vara ett livräddande verktyg i kampen mot knivbrott, men utvecklingen av medicintekniska produkter är en lång och utmanande process. Erkännandet och finansieringen från James Dyson Award har gett mig beslutsamheten och självförtroendet att utveckla REACT-systemet och få det i händerna på första- respondenterna så snart som möjligt, säger Joseph, vinnare av medicin

Att vinna ett globalt James Dyson Award-pris kommer att injicera ytterligare cirka 350 000 kr in i Josephs projekt. Han siktar på att kommersialisera sin uppfinning under de kommande åren genom att använda prispengarna för ytterligare forskning och officiella medicinska tester om hur REACT-uppfinningen kan bli en global lösning på knivsår och förhoppningsvis rädda liv.

Fakta och statistik

• Runt om i världen, sker en ökning av knivbrotten, särskilt i länder med strikta vapenlagar.
• År 2020 anmäldes i Sverige 8 500 brott mot vapenlagen vilket är en ökning med 14 procent jämförelse med året innan och samma år anmäldes även 13 100 brott mot knivlagen, en ökning med 13 procent. 7
• Genomsnittlig väntan på ambulans är cirka 17 minuter i landet2 men en person kan förblöda på mindre än fem minuter.8