Международным победителем конкурса James Dyson Award 2017 стал проект The sKan — доступного устройства для выявления меланомы. Используя тепловизионную технологию, The sKan помогает быстро выявлять рак кожи.

Меланома, как правило, быстро прогрессирует до IV стадии, при которой пятилетняя выживаемость не превышает 10%. Выявление заболевания на ранней стадии критически важно для спасения жизни пациента.

В настоящее время ранняя диагностика меланомы проводится методом визуальной проверки, который сложно назвать точным. Использование более совершенных методов, таких как биопсия, требует большого количества времени и денег.

Решение задачи ранней диагностики меланомы легло в основу изобретения, представленного командой из четырех студентов-инженеров из Университета Макмастера (Канада). Устройство The sKan представляет собой недорогую и простую в использовании систему ранней диагностики, которая позволит спасать жизни и при этом экономить не только время, но и деньги медицинских учреждений.

Авторы проекта  The sKan получат 30 000 фунтов стерлингов на развитие проекта.

Как работает The sKan

Раковые клетки выделяют больше тепла из-за более высокой скорости обмена веществ, чем в здоровых клетках. Это значит, что после резкого охлаждения (например, при наложении пакета со льдом на кожу) температура злокачественных образований восстанавливается быстрее по сравнению со здоровыми тканями. Это указывает на высокую вероятность меланомы.

The sKan оснащён набором терморезисторов — недорогих высокоточных тепловых датчиков. Их накладывают на исследуемый участок кожи, после чего отслеживают, как быстро восстанавливает температура после охлаждения. Информация с терморезисторов оцифровывается, синхронизируется время сигналов, оценивается разница температур и выполняется проверка температурных отклонений. Данные интерпретируются, и результаты отображаются на тепловой карте: график изменения разницы температур указывает на наличие или отсутствие заболевания.

Неинвазивные технологии тепловизионного выявления меланомы уже существуют, однако они дорогостоящие, поскольку используют тепловизионные камеры с высоким разрешением, стоимость которых превышает 20 000 фунтов стерлингов. Предполагаемая стоимость The sKan — менее 1 000 долларов.

Принцип действия The sKan продемонстрирован в видеоролике.

Изобретатели The sKan планируют активно развивать проект. Команда направит призовые средства на дальнейшее совершенствование устройства для получения одобрения от Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США. Изобретатели надеются, что следующим шагом станет внедрение The sKan во врачебную практику по всему миру.

Как работает технология: прибор состоит из датчика, контура обработки сигнала, аналого-цифрового преобразователя и программного процессора. Датчик включает в себя набор терморезисторов, которые накладываются на исследуемый участок кожи в то время, как происходит восстановление температуры после охлаждения. Когда температура терморезистора меняется, это изменяет напряжение в подключённой к нему цепи. Сигнал об этом проходит через контур преобразования и фильтр, усиливается, а потом оцифровывается процессором. После этого сигнал отправляется на компьютер через последовательное соединение и адаптируется для представления в формате терморезисторных параметрических кривых. Результаты обработки сигналов представляются в виде тепловой карты и графика изменения температуры с интерпретацией данных. Анализ показывает положение и диапазон температурных отклонений на временной шкале.

Международные финалисты James Dyson Award 2017:

Atropos, Габриеле Натале, дизайн и инженерное дело, Миланский технический университет, Италия

Проблема: Современные высокопроизводительные средства 3D-печати расходуют слишком много сырья.

Решение: Atropos — это 6-осевая роботизированная рука, способная печатать 3D-объекты на основе модели в формате CAD. Atropos производит высококачественные объекты, используя композит из непрерывного волокна. Материал сочетает в себе основную и связующую часть композита, а машина с цифровым управлением точно накладывает его с высокой повторяемостью.

Twistlight, Тина Циммер, промышленный дизайн, Академия дизайна Ecosign (Кёльн, Германия)

Проблема: Венепункция — одна из самых распространённых медицинских процедур в мире, при этом 33% попыток первого прокалывания оказываются неудачными. С каждой новой попыткой возрастает риск инфекции и осложнений,  затягивается процесс лечения и повышается его стоимость. Это приносит дискомфорт не только пациентам, но и медицинским работникам.

Решение: Twistlight указывает верное направление укола с помощью светодиодов. Это устройство чётко выделяет вены на фоне окружающих тканей. Twistlight можно использовать одной рукой, освобождая другую для того, чтобы снимать жгут, натягивать кожу и вводить венозный катетер. Устройство работает на батареях и потому может использоваться в больницах, офисах и на выездах бригад скорой медицинской помощи.

О премии James Dyson Awards

Конкурс James Dyson Award проводится в 23 странах. В нём могут принять участие студенты (и недавние выпускники) университетов, изучающие продуктовый и промышленный дизайн, а также инженерное дело.

Премия вдохновляет молодых инженеров на поиск идей, которые бросают вызов привычному порядку вещей, и стимулирует бережный подход к инженерии, при котором меньше — значит лучше, а проектирование ведётся с заботой об окружающей среде. Лучшие изобретения отличаются простотой и практичностью, но при этом решают реальные проблемы. В каждой из стран, где проводится конкурс, определяется национальный победитель, после чего на заключительном этапе Джеймс Дайсон выбирает одного международного победителя.

Премию проводит Благотворительный фонд Джеймса Дайсона, основанный в 2002 году для того, чтобы вдохновлять и поддерживать новое поколение инженеров.

Добавить комментарий

Пожалуйста, напишите ваш комментарий.
Пожалуйста, укажите ваше имя.