SmartHEAL - inteligentny opatrunek do diagnostyki stanu ran przewlekłych. Tegoroczny krajowy zwycięzca Konkursu Nagroda Jamesa Dysona w Polsce

08 września 2022

Prawidłowy proces gojenia rany otwartej nie przekracza 8 tygodni. Zdarza się jednak, że w wyniku zaburzeń cyklu fizjologicznego nie dochodzi do całkowitej odbudowy tkanek, co zwiększa ryzyko powikłań i zakażeń, oraz powoduje zaistnienie rany przewlekłej.

20 milionów ludzi na świecie zmaga sią z problemem ran przewlekłych.[1]
Częstotliwość ich występowania wzrasta ze względu na starzejące się społeczeństwo. Rany przewlekłe występują u niemal 15% populacji osób w wieku podeszłym.[2]
Aż 28% pacjentów po 70 roku życia zmagających się z ranami przewlekłymi, umiera z powodu ich powikłań. To aż 7-krotnie więcej, niż u pacjentów bez patologii gojenia.[3]

Zwycięzca polskiego etapu krajowego tegorocznej edycji Konkursu Nagroda Jamesa Dysona chce rozwiązać ten problem. SmartHEAL to proste w obsłudze, nieinwazyjne i tanie narzędzie diagnostyczne ran przewlekłych, umożliwiające natychmiastowe wykrycie zmian pH skorelowanych ze stanem zapalnym i tym samym dobranie właściwego leczenia, bez konieczności zdejmowania opatrunku. Zespół aktualnie kontynuuje prace nad ostatecznym prototypem inteligentnego opatrunku. Pomiar pH w SmartHEAL działa w oparciu o sensor elektrochemiczny. Wysięk z rany dociera do dwóch elektrod – elektrody referencyjnej oraz elektrody wskaźnikowej z warstwą czułą na zmiany poziomu współczynnika. Kwasowość lub zasadowość odczynu jest wyznaczana na podstawie różnicy potencjałów elektrod. Następnie za pomocą anteny RFID wynik będzie odczytywany przez pacjenta lub personel medyczny.

SmartHEAL jest alternatywą dla tradycyjnej metody analizy procesu gojenia ran, opierającej się głównie na subiektywnej ocenie rozmiaru, koloru czy zapachu rany. Bardziej miarodajną, ale zarazem kosztowniejszą i mniej przyjemną dla pacjenta alternatywą, są badania laboratoryjne tkanki pobranej prosto z rany.

W naszych pracach badawczych opracowaliśmy szereg autorskich, nowatorskich kompozytów do wytwarzania elektroniki techniką sitodruku, wykorzystując materiały takie jak nanorurki węglowe, grafen czy płatki srebrowe. Połączenie technologii sitodruku oraz termostransferu w dziedzinie wytwarzania czujników jest niekonwencjonalnym podejściem, które daje szansę na opracowanie rozwiązań sensorycznych w dostosowanej przemysłowo technologii – umożliwiając szybkie przejście z akademickiego prototypu do komercyjnego produktu. Innowacyjne kompozyty tekstroniczne i techniki druku elektroniki, umożliwiają integracje sensora bezpośrednio na powierzchni opatrunku i skalowalną produkcję w cenie poniżej 50 groszy za sensor

– wyjaśnia mgr inż. Tomasz Raczyńsk, lider zespołu SmartHEAL.

Niska cena czyni wynalazek potencjalnie ogólnodostępnym. To szczególnie ważne w obliczu pandemii, która spowodowała ograniczenie dostępu do służby zdrowia dla osób starszych. Rozwiązanie SmartHEAL umożliwia rzadsze wizyty u lekarzy i bardziej ukierunkowane leczenie pacjentom pozostającym w hospitalizacji domowej.

SmartHEAL

Zwycięski zespół krajowej edycji konkursu tworzy trzech studentów Wydziału Mechatroniki Politechniki Warszawskiej. Inżynierów połączyła wspólna pasja do rozwiązań związanych z elektroniką drukowaną. Na co dzień współpracują przy realizacji projektów naukowo-badawczych z wykorzystaniem nowatorskich mikro- i nanokompozytów elektrycznych do zastosowań sensorycznych i telerehabilitacyjnych. Praca naukowa daje im motywację do wymyślania i tworzenia coraz to nowszych koncepcji, a także chęci do wdrażania elektroniki drukowanej do codziennego życia ludzi.

Mgr inż. Tomasz Raczyński (28 l.) – doktorant Politechniki Warszawskiej, lider zespołu SmartHEAL oraz ekspert ds. technologii wytwarzania elektroniki drukowanej.

Mgr inż. Piotr Walter (28 l.) – młody pracownik Politechniki Warszawskiej. W zespole SmartHEAL jest ekspertem w kwestiach elektrochemicznych czujnika pH oraz w integracji medycznej i biozgodności komponentów sensorycznych.

Mgr inż. Dominik Baraniecki (24 l.) – pracuje przy projektach naukowo-badawczych. W zespole SmartHEAL wykorzystuje swoje doświadczenie w pracy z biokompatybilnymi materiałami, elektryką i elektroniką, jak również wiedzę zdobytą przy prowadzeniu działalności gospodarczej.

Od lewej: Dominik Baraniecki, Piotr Walter, Tomasz Raczyński

Dzięki wygraniu krajowego etapu Konkursu Nagroda Jamesa Dysona projekt SmartHEAL otrzyma wsparcie finansowe w wysokości 27 000 złotych. Pozyskane środki ułatwią zespołowi pokrycie bieżących wydatków operacyjnych oraz możliwość bezpośredniego zakupu materiałów do badań, takich jak specjalistyczne bandaże i opatrunki. Pozwoli to na dostosowanie innowacyjnych procesów technologicznych do powszechnie stosowanych materiałów medycznych.

Podczas rozmów z medykami zdaliśmy sobie sprawę ze skali problemu ran przewlekłych. Prawidłowe i szybkie wykrycie zaburzeń procesu gojenia rany i rozwoju drobnoustrojów chorobotwórczych, nie tylko skraca proces leczenia, ale umożliwia zatrzymanie niebezpiecznej dla życia infekcji

– wyjaśnia mgr inż. Dominik Baraniecki.

Krajowy Konkurs Nagroda Jamesa Dysona dał nam wiarę, motywacje i środki materialne, aby w dalszym ciągu rozwijać nasz pomysł. Wygrana uświadomiła nam, że projekt ma potencjał i my mamy potencjał, żeby wprowadzić coś do społeczeństwa i rozwinąć nasz pomysł.

- dodaje mgr inż. Piotr Walter.

Kilka słów od członka jury etapu krajowego:

Tegoroczny zwycięzca krajowej edycji konkursu, SmartHeal, nie tylko zaimponował nam innowacyjnością proponowanego rozwiązania, ale również swoim ogromnym potencjałem. Może to zrewolucjonizować sposób opatrywania ran i w znaczny sposób poprawić komfort i bezpieczeństwo pacjentów. Jest to bardzo dobry projekt, który z pewnością ma szansę na wyróżnienie również w etapie międzynarodowym

– komentuje dr Tomasz Łuczyński, jeden z członków jury tegorocznej edycji konkursu.

Zespół zrobił na nas wrażenie swoim podejściem do rozwiązania poważnego problemu leczenia ran oraz chęcią wprowadzenia praktycznego rozwiązania na rynek. Wyraźnie zademonstrował zasady, którymi kierują się zespoły w firmie Dyson i zmierzył się z trudnym wyzwaniem, w nowatorski sposób. Z niecierpliwością czekamy na kolejne etapy rozwoju pomysłów i prototypów

– dodaje inżynier marki Dyson Julian Bond.

Zespół na przestrzeni lat stworzył wiele prototypów, w różnej formie. Same sensory pH testowane były w dziesiątkach, w ramach pomiarów laboratoryjnych. Inżynierowie nie są w stanie określić ile dokładnie czasu zajmie finalizacja produktu, ale wiedzą, że każdy kolejny prototyp przybliża ich do celu.

SmartHEAL otrzymuje możliwość przejścia do ścisłego międzynarodowego finału konkursu Nagroda Jamesa Dysona, natomiast Tomasz Raczyński, Piotr Walter i Dominik Baraniecki zamierzają kontynuować prace nad swoim wynalazkiem. Dwa największe wyzwania, jakie stoją obecnie przed zespołem młodych inżynierów to testy kalibracyjne na różnych opatrunkach oraz opracowanie aplikacji do bezprzewodowego odczytu wyników. Międzynarodowa krótka lista zostanie ogłoszona 12 października, natomiast zwycięzców międzynarodowego etapu konkursu poznamy 16 listopada.

Obejrzyj wideo na temat wynalazku na YouTube.

Wicemistrzowie krajowi

Grzegorz Romaniak, autor projektu Półprzepuszczalna membrana na bazie grafenu

Problem: Wzrost populacji ludzkiej, zmiany klimatu oraz zanieczyszczenie środowiska sprawiły, że konieczne jest opracowanie nowych, bardziej wydajnych materiałów filtracyjnych. Naprzeciw temu wychodzi półprzepuszczalna grafenowa membrana filtracyjna, która może przyczynić się do rozwiązania problemu niedoboru wody pitnej na świecie.

Rozwiązanie: Podstawą działania filtra jest mono warstwowy grafen HSMG®, który jako aktywna część membrany posiada w swojej strukturze atomowej defekty wielkości dziesiątych części nanometra, odpowiedzialne za filtrację. Umieszczając grafen na porowatym podparciu polimerowym, a następnie stosując zredukowany tlenek grafenu do selektywnego pokrycia nieciągłości grafenu, powstała półprzepuszczalna membrana. Jej głównymi zaletami są jednoatomowa grubość warstwy filtrującej oraz przewodnictwo elektryczne grafenu, które w przyszłości pozwoli na zastosowanie tej membrany w hybrydowych procesach filtracyjnych.

Józef Szymelewicz, autor projektu RoboColoBee

Problem: Stonka ziemniaczana posiada wysokie zdolności uodparniania się na często stosowane środki ochrony roślin. Niekontrolowany rozwój stonki doprowadza nawet do całkowitej defoliacji rośliny, a to z kolei do znacznych strat w plonach ziemniaka. Projekt ma się przyczynić do rozwiązania problemu występowania stonki ziemniaczanej, groźnego szkodnika w uprawie ziemniaka, w sposób ekologiczny, bez użycia środków chemicznych.

Rozwiązanie: Zaprojektowany robot wyręcza człowieka w ciężkim i żmudnym ręcznym zbiorze stonki ziemniaczanej. Wynalazek rozwiązuje problem poprzez mechaniczne potrząsanie roślinami ziemniaka, co powoduje strząśnięcie znajdujących się na nich larw i chrząszczy do umieszczonego poniżej pojemnika na insekty. Zaprojektowany robot, po wprowadzeniu przez operatora na pole uprawne, w sposób automatyczny i ekologiczny wykonuje zabieg zbierania stonki i powtarza go co kilka dni. Główną zaletą projektu jest możliwość wyhodowania ekologicznego ziemniaka bez używania środków chemicznych i automatyczne powtarzanie zabiegu bez udziału człowieka. Urządzenie zasilane jest energią słoneczną.

Konkurs Nagroda Jamesa Dysona

Konkurs Nagroda Jamesa Dysona to jedno z wielu zainicjowanych przez sir Jamesa Dysona działań mających na celu pokazanie, że wynalazcy i inżynierzy mogą zmieniać świat. Instytut Inżynierii i Technologii Dyson, Fundacja Jamesa Dysona oraz Nagroda Jamesa Dysona zachęcają młodych inżynierów do tego, by wykorzystywali swoją wiedzę w praktyce i wynajdowali nowe sposoby na poprawienie jakości naszego życia dzięki technologii. Do tej pory James Dyson przeznaczył ponad 140 mln funtów na wspieranie przełomowych projektów w zakresie edukacji i innych szczytnych celów. Wsparcie w postaci nagród pieniężnych otrzymali już autorzy ponad 300 wynalazków. Konkurs o Nagrodę Jamesa Dysona jest prowadzony przez Fundację Jamesa Dysona – organizację charytatywną, która zajmuje się wspomaganiem edukacji inżynierów i jest finansowana z zysków firmy Dyson.

1. Martinengo, L.; Olsson, M.; Bajpai, R.; Soljak, M.; Upton, Z.; Schmidtchen, A.; Car, J.; Järbrink, K. Prevalence of chronic wounds in the general population: systematic review and meta-analysis of observational studies. Ann. Epidemiol. 2019, 29, 8–15, doi:10.1016/J.ANNEPIDEM.2018.10.005.
2. Ibidem.
3. Escandon, J.; Vivas, A.C.; Tang, J.; Rowland, K.J.; Kirsner, R.S. High mortality in patients with chronic wounds. Wound Repair Regen. 2011, 19, 526–528, doi:10.1111/j.1524-475X.2011.00699.x.

Elżbieta Mindak

Senior Account Executive PR Hub

+48 501 784 063

Magdalena Mielniczuk

Account Executive PR Hub

516 168 873

O KONKURSIE NAGRODA JAMESA DYSONA

Fundacja Jamesa Dysona

Nagroda Jamesa Dysona to jedno z wielu zainicjowanych przez sir Jamesa Dysona działań mających na celu pokazanie, że wynalazcy i inżynierzy mogą zmieniać świat. Wsparcie w postaci nagród pieniężnych otrzymali już autorzy ponad 300 wynalazków. Konkurs jest prowadzony przez Fundację Jamesa Dysona – organizację charytatywną, która zajmuje się wspomaganiem edukacji inżynierów i jest finansowana z zysków firmy Dyson.

Działania Fundacji oraz Instytutu Inżynierii i Technologii Dyson zachęcają młodych inżynierów i wynalazców, aby wykorzystywali swoją wiedzę w praktyce i znajdowali nowe sposoby na poprawienie jakości naszego życia dzięki technologii. Do tej pory James i Fundacja Jamesa Dysona przeznaczyli ponad 140 mln funtów na wspieranie przełomowych projektów w zakresie edukacji i innych szczytnych celów.

Suma ta obejmuje 12 milionów funtów dla Imperial College London na potrzeby utworzenia Dyson School of Design Engineering oraz 8 milionów funtów dla University of Cambridge, dzięki którym powstały instytucje Dyson Centre for Engineering Design i James Dyson Building.

Fundacja Jamesa Dysona działa też na poziomie szkół średnich, organizując warsztaty z robotyki prowadzone przez inżynierów z firmy Dyson oraz tworząc bezpłatne materiały edukacyjne. Niedawno ukazały się na przykład scenariusze lekcji pt. Engineering Solutions: Air Pollution, które wprowadzają młodych ludzi w zagadnienie zanieczyszczeń powietrza i pokazują, jaką rolę w rozwiązaniu tego problemu mogą odegrać inżynierowie.

Fundacja inwestuje ponadto w rozwój medycyny i wspiera lokalną społeczność w Malmesbury, gdzie znajduje się brytyjski oddział firmy Dyson. Ostatniego lata ruszyła budowa Dyson Cancer Centre przy Royal United Hospitals w Bath w Wielkiej Brytanii. Co więcej, Fundacja nadal wspiera program Race Against Dementia, w ramach którego związana z firmą Dyson dr Claire Durrant poszukuje skuteczniejszych metod terapii choroby Alzheimera.

Fundacja posiada własną stronę internetową, a także profile na Instagramie, Twitterze i YouTube.

Zwycięzcy ostatnich edycji konkursu

· Zwycięzca krajowy 2021 - XTRUDE ZERO (Polska)
Dostępna publicznie maszyna, która dezynfekuje i poddaje recyklingowi zużyte 3-warstwowe maseczki chirurgiczne, zamieniając je w polimerowy granulat wielokrotnego użytku (autorzy: Mike Ryan i Aleksander Trakul, studenci Politechniki Warszawskiej i Uniwersytetu w Edynburgu).

· Główna Międzynarodowa Nagroda 2021 – HOPES (Singapur)
Urządzenie do bezbolesnego badania ciśnienia wewnątrzgałkowego w domowych warunkach, ułatwiające diagnozowanie jaskry (autorzy: studenci Narodowego Uniwersytetu Singapuru).

· Międzynarodowa Nagroda w kategorii Zrównoważony Rozwój 2021 – Plastic Scanner (Holandia)
Niedrogie, poręczne urządzenie, które rozpoznaje różne rodzaje plastiku, ułatwiając segregację odpadów (autor: Jerry de Vos z Uniwersytetu Technicznego w Delfcie).

· Międzynarodowa Nagroda w kategorii Medycyna 2021 – REACT (Wielka Brytania)
Urządzenie, które może uratować czyjeś życie, tamując krwotok z rany zadanej nożem (autor: Joseph Bentley z Uniwersytetu w Loughborough)

· Główna Międzynarodowa Nagroda 2020 – The Blue Box (Hiszpania)
Autorką projektu była 23-letnia Judit Giró Benet. The Blue Box to nowa technologia, która wykorzystuje algorytm sztucznej inteligencji do wykrywania raka piersi na podstawie próbki moczu w warunkach domowych.

· Międzynarodowa Nagroda w kategorii Zrównoważony Rozwój 2020 – AuREUS System Technology (Filipiny)
Projekt 27-letniego Carveya Ehrena Maigue’a. AuREUS to nowy rodzaj materiału wykonanego z odpadów roślinnych, który przetwarza promieniowanie UV w energię odnawialną.

O konkursie

Zadanie konkursowe
Skonstruuj coś, co rozwiąże jakiś problem. Punktem wyjścia może być coś irytującego, z czym borykamy się na co dzień, lub też problem na skalę globalną. Ważne jest to, aby rozwiązanie problemu było skuteczne i dobrze przemyślane.

Przebieg konkursu
Najpierw zgłoszone projekty są oceniane na poziomie krajowym przez niezależne jury oraz jednego z inżynierów z firmy Dyson. W każdym kraju biorącym udział w konkursie zostaje wyłoniony jeden projekt zwycięski i dwa wyróżnione. Spośród zwycięzców krajowych zespół inżynierów firmy Dyson dokonuje selekcji 20 zgłoszeń, które przejdą do ścisłego finału. Krótka lista 20 projektów zostanie ogłoszona 12 października. Sir James Dyson osobiście rozpatruje wybrane zgłoszenia i przyznaje nagrody międzynarodowe. Zwycięzców międzynarodowych poznamy 16 listopada.

Nagroda
· Zwycięzcy etapu międzynarodowego wytypowani przez sir Jamesa Dysona otrzymają nagrodę pieniężną w wysokości 162 000 złotych.
· Autorzy projektów wyróżnionych na poziomie międzynarodowym otrzymają po 27 000 złotych.
· Autorzy projektów, które zwyciężą na poziomie krajowym, otrzymają po 27 000 złotych.