Блестящие проекты James Dyson Award 2015

2 июля 2015 года был завершен прием заявок на участие в конкурсе James Dyson Award. Пока молодые дизайнеры и разработчики по всему миру ожидают решения локального жюри, предлагаем вам ознакомиться с некоторыми проектами участников.

3D-vice (3D-тиски)

3D-vice (3D-тиски)

Полина Калашникова

Россия, Ульяновский государственный университет

Индивидуальные пластиковые ортезы для фиксации и разгрузки позвоночника после травмы, операции или определенного заболевания активно используются в медицинской области и не только, считаясь самыми эффективными. 3-D-vice — это экономичная альтернатива дорогостоящим 3-D плоттерам и сканерам, предназначенным для изготовления современных индивидуальных ортезов.

Проблема:

Индивидуальные пластиковые ортезы — решение проблемы универсальности стандартных пластиковых ортезов, которые могут доставлять дискомфорт при носке.

Сейчас существуют 3D-плоттеры и сканеры, предназначенные для изготовления ортезов с учетом анатомических особенностей пациента и типа патологии заболевания, но их стоимость высока. Более того, процесс создания ортезов с помощью этих устройств занимает много времени, делая их нерентабельными.

В ортопедических лабораториях специалисты работают с моделями при помощи обычных слесарных тисков, что делает процесс изготовления трудозатратным и продолжительным по времени. Кроме того, встает вопрос об организации рабочего пространства, ведь это напрямую влияет на скорость и качество работы специалиста.

Для изготовления ортезов из пластика путем вакуумного формования необходимо такое устройство, с помощью которого можно будет работать с моделью конечности в 3-х плоскостях.

Решение:

3D-vice — это уникальный инструмент для работы со всеми видами ортезов, который позволяет тратить меньше времени на изготовление продукта и экономить пространство при выполнении второстепенных действий. Это устройство облегчит работу специалистов ортопедических лабораторий и улучшит качество самих изделий. Конструкция может применяться не только при подготовке ортезов, но и при создании деталей для лечения ДЦП и разработке экипировки спортсменов.  3D-тиски могут использоваться как в ортопедии, так и в других областях, где необходима работа в трех плоскостях.

3D-тиски — это консольный механизм, основание которого представляет собой стальную трубу с прочной опорой, состоящей из четырех стоек. Стойки крепятся к полу при помощи анкерных болтов. На вертикальной стойке предусмотрено крепление для гаечного ключа, который регулирует все поворотные детали, что делает устройство более универсальными. Конструкция 3D-тисков имеет три степени свободы и способна фиксировать модель в любом положении. Устройство мобильно, так как все детали отсоединяются и могут транспортироваться в разобранном виде.

Работа специалистов с 3D-тисками делится на пять этапов:

Этап 1: Делается слепок конечности поочередно с каждой стороны.

Этап 2: Отливается форма конечности из гипса.

Этап 3: В полученную форму вставляется трубка для подачи вакуума.

Этап 4: Гипсовая модель обтягивается специальной тканью для лучшего прохождения вакуума. Ткань накладывается внахлест на специальное отверстие трубы, чтобы вакуум поступал через ткань, а не через гипс. Таким образом получается индивидуальная форма для дальнейшей работы.

Этап 5: Полученная форма покрывается пластиком, заранее разогретым на инфракрасном термостоле. Нагретый лист пластика свисает под собственным весом, облегчая последующую работу. Во время подачи вакуума пластик приобретает форму изначальной детали. Время вакуумного формования составляет 30 секунд, после него специалист замыкает пластик внизу детали и продолжает работу с ней.

Видеоролик о 3D-vice://www.youtube.com/watch?v=3NMpJzgwl4k

Pulse

Джек Найт-Адамс

Великобритания, Университет Лафборо

Согласно Национальной службе здравоохранения Великобритании, от шума или звона в ушах (медицинский термин — тиннитус) страдает 10% населения страны. Pulse может решить эту проблему, благодаря отслеживанию ритмов сна и подаче сигналов, тон которых зависит от того, насколько глубоко человек погружен в сон.

Проблема:

Тиннитус (от лат. tinnitus «звон» — субъективный шум в ушах) может стать изнурительным симптомом различных заболеваний. Один из ста человек страдает от шума в ушах так сильно, что это влияет на качество его жизни и приводит к психическим расстройствам — тревожному состоянию или депрессии. Сейчас для лечения тиннитуса не существует универсального средства, так как каждый случай индивидуален — человек может слышать обширный диапазон тонов и высот. Шум в ушах становится более ощутимым, когда отсутствуют другие фоновые звуки. Именно поэтому подобный симптом может сильно нарушать сон. На сегодняшний день существует популярный метод частичного облегчения тиннитуса — звуковое сопровождение, которое помогает людям справиться с недугом с помощью создания фонового шума. Однако этот способ просто «маскирует» недуг, не решая саму проблему.

Решение:

Pulse способствует созданию тишины на уровне подсознания во время сна, заглушая при этом звон в ушах. Устройство остается включенным на время засыпания и проигрывает определенный выбранный звук. Когда человек, страдающий тиннитусом, засыпает, начинается мониторинг фаз сна при помощи беспроводного акселерометра на запястье. При наступлении фазы глубокого сна устройство выключает музыку, позволяя человеку неосознанно спать в тишине. Если пациент начинает просыпаться, монитор на запястье обнаруживает нарушенный паттерн сна.  Для того чтобы не дать больному проснуться, изначально установленный звук в устройстве снова включается. При использовании акселерометра для контроля сна сам блок устройства, проигрывающий звук, может размещаться рядом с кроватью или под подушкой.

Джек разработал 15 прототипов, прежде чем нашёл конструктивное решение. Каждый из прототипов имел различную степень сложности, а также уходил либо в техническую составляющую, либо в сторону эстетики. В конечном прототипе эстетические черты гармонично сочетаются с его функциональностью.

The Drumi

И Джианг

Канада, Университет искусств и дизайна

Обычные стиральные машины используют около 50 литров воды за один цикл и потребляют большое количество электроэнергии. Подобные показатели являются крайне неэкономичными.  Drumi предлагает дешёвую и экологичную опцию для стирки.

Проблема:

Уровень эффективности обычных стиральных машин расценивается как низкий, так как они потребляют большое количество мощности (~500Вт) и воды (~50 литров) за цикл работы. Это делает их нерациональными с точки зрения расходования ресурсов.

Решение:

Drumi — маленькая, экологичная, лёгкая механическая стиральная машина с ножным приводом. Принцип ее работы предельно прост: нужно поместить одежду в барабан, добавить 5 литров воды и моющее средство в специальный лоток. После закрытия крышки необходимо последовательно нажимать на педаль в течение 2 минут, слить пенную воду и нажать на кнопку, которая располагается на корпусе устройства. Процедуру следует повторить — добавить ещё 5 литров воды и запустить машину в работу ещё на 2 минуты. Для того чтобы прополоскать бельё, нужно повторно слить воду и вращать барабан ещё 1 минуту для отжима белья.

В среднем обычная стиральная машина производит около 4,54 килограмм продуктов сгорания в неделю. При введении механической стиральной машины Drumi в обиход использование обычных устройств для стирки будет сокращено, что позволит понизить уровень выброса продуктов сгорания примерно на 2,27 килограмма с одного человека в неделю.

 

Видеоролик о Drumi:https://www.youtube.com/watch?v=SUgF24GcDi0

I.C.E Guard

Кристи Боттомли, Великобритания, Университет Хадерсфилд

С начала 2015 года на дорогах Великобритании случилось больше смертельных аварий с участием мотоциклистов, чем в любой другой период с 2008 года. ICEguard изучает различные причины аварии, например, почему и как она произошла. Эта информация поможет сотрудникам экстренных служб увидеть общую картину инцидента и ускорить оказание помощи пострадавшему мотоциклисту.  

Проблема:

На сегодняшний день Великобритания имеет худшие показатели в Европе по смертности мотоциклистов, вызванной столкновениями с грузовиками и автобусами. Эти смертельные случаи составляют 30% от всех аварий с участием крупных транспортных средств. Кристи Боттомли — мотоциклист-любитель — сам не раз чудом избегал столкновения с другими участниками дорожного движения.

Кристи понял, что при возникновении аварии в состоянии паники очень трудно осознать, как все произошло, особенно, если в результате была получена травма. А по данным Королевского общества предотвращения аварий установлено, что 70% погибших мотоциклистов пострадало от травм головы средней и сильной тяжести. Это исследование явилось катализатором проекта, а реальность подтолкнула молодого британца преуспеть в изобретении устройства, которое смогло бы увеличить шансы на выживание при подобных травмах.

Решение:

ICEguard изучает различные причины аварии:  почему и как она произошла, кто был вовлечен в происшествие, какова была траектория движения мотоцикла. Прибор регистрирует ключевые данные и выводит их на экран. В дальнейшем эти параметры необходимо загрузить на компьютер через USB, чтобы изучить более подробную информацию об инциденте. Данные включают в себя следующие показатели: возраст пострадавшего, время происшествия, механизм травмы, ее признаки и возможное лечение. Эти параметры используются Национальной службой здравоохранения Великобритании и сотрудниками скорой помощи для выяснения сведений о пациенте, полученной травме и обстоятельствах аварии.

Устройство отражает следующие данные:

1. Общая информация о пациенте: имя, дата рождения, возраст, группа крови, номер экстренного телефона (хранится в памяти устройства).
2. Время столкновения (записывается с помощью интегральной схемы GPS).
3. Часть тела, подвергшаяся столкновению (устанавливается с помощью акселерометра).
4. Данные о перегрузке (значение на экране).
5. Скорость при столкновении (с помощью GPS приемника).
6. Направление движения (отклонение от курса определяется с помощью акселерометра).
7. Местоположение аварии (с помощью GPS приемника).

Используя ICEguard, водитель и экстренные службы смогут также руководствоваться полученной благодаря устройству информацией при возникновении страхового случая или во время расследования инцидента, когда медицинская помощь пострадавшему уже была оказана.

Cybi (Киби)

Илья Чех, Команда «Моторика», Россия, Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики (НИУ ИТМО)

Детям с травмами кистей крайне важно с самого раннего возраста начинать использовать активные протезы, которые выполняют функцию тренажера для мышц руки. Cybi — это устройство с расширенной функциональностью, позволяющее ребенку забыть о своем физическом недостатке. Специально для детей разработчики стилизовали протез так, чтобы он воспринимался ими не как медицинский аппарат, который скрывает недостатки, а как интересный гаджет-игрушка.

Проблема:

Главная проблема в сфере протезирования — отсутствие детских функциональных протезов. Кроме того, отмечается социальная закрытость у детей, которые используют протезы. А это сказывается на всех этапах развития ребенка как личности. Косметические протезы не способны восполнить утраченные функции руки, что не позволяет ребенку полноценно обслуживать себя в быту без помощи взрослых.  Главное решение подобных проблем — создание протеза, который будет обладать необходимыми функциональными особенностями. Это позволит ребенку понять, что травма не является изъяном, а наоборот, дает новые возможности, которых иногда лишен даже здоровый человек.

Решение:

С протезом Cybi ребенок сможет в полной мере обходиться без помощи посторонних в повседневной жизни. Это станет возможным благодаря расширенной функциональности устройства — протез обладает адаптивным хватом и возможностью настройки тяг на степень сжатия любого пальца.

Кроме того, аппарат может использоваться в качестве приспособления для игр. К протезу можно изготовить различные дополнительные аксессуары, например, крепеж для спортивных инструментов, приспособление для лепки снежков, водный пистолет и многое другое.

Протез будет восприниматься ребенком как интересный гаджет-игрушка, благодаря   индивидуальному дизайну каждого изделия.

Базовая версия Ciby состоит из двух частей: приемная гильза и исполнительные элементы протеза.

Приемная гильза является каркасом, на который крепятся корпусные и исполнительные элементы протеза. Она контактирует непосредственно с рукой пользователя. Именно поэтому гильза изготавливается из специального гипоаллергенного и безопасного медицинского термопластика. Термопластик разогревается в горячей воде и формуется по руке пользователя с учетом всех особенностей травмы.

На готовую гильзу крепятся все остальные элементы протеза, а затем   производится регулировка натяжения каждого пальца специальным механизмом, после чего аппарат готов к использованию.

В процессе эксплуатации пациент может легко изменять натяжение каждого пальца, формируя различные виды хватов и жестов, которые выполняет протез. Механизм для крепления дополнительных насадок расположен на "предплечье" устройства, которое крепко зафиксировано на руке пользователя.

 

Видеоролик о Cybi: //www.youtube.com/watch?v=WKrt2xMn3is

 

Eco-cells

София Ревазишвили

Россия, Национальный исследовательский университет «Московский институт электронной техники» (МИЭТ)

Изменения в образе жизни современного человека привели к необходимости делать жизнь проще, создавая новые необычные решения для безопасного хранения продуктов питания.  Мобильный холодильник-трансформер Eco cells со встроенной системой охлаждения Пельтье и элементами аэрогеля позволит сделать жизнь современного активного человека комфортнее.

Проблема:

Целью проекта является создание инновационной системы хранения и охлаждения продуктов питания, которая сочетает в себе новейшие технологии и пользовательскую простоту. Формообразование холодильника-трансформера объясняется желанием отойти от привычных форм и сценария эксплуатации. Выбор формы объекта обусловлен двумя факторами: статичное использование холодильника и удобство его перемещения.

Решение:

Проект заключается в разработке холодильных модулей, которые могут использоваться как в домашних условиях, так и вне помещений. Конструкция состоит из трех модулей. В силиконовые пласты внедряется аэрогель, который способствует поддержанию нужной температуры. Благодаря силикону стенки легко складываются для удобной транспортировки конструкции.

Герметичная молния используется для открывания холодильника. Она встраивается в силиконовую прослойку и предохраняет устройство от появления возможных щелей.

Для того чтобы изменять внешние габариты и создавать более компактную форму холодильника, были разработаны телескопические пластиковые трубки. Они позволяют складывать полки для комфортного переноса конструкции. Текстурные прорезиненные насадки для рук делают транспортировку устройства более эргономичной. Пластиковые трубки служат направляющими при складывании стенок в точно отведенном им месте внизу последующей полки.

Металлическая сетка внутри нижнего модуля обеспечивает плотное размещение продуктов внутри него во время передвижения холодильника в горизонтальном положении. Для устойчивого статического положения конструкции используются прорезиненные заглушки в нижней части изделия.

Светодиодная подсветка внутри холодильной камеры включается при открывании дверцы и обеспечивает необходимый обзор содержимого. Подсветка располагается также снаружи холодильной камеры, позволяющая ориентироваться в темном помещении при отсутствии основного света.

Благодаря аккумулятору устройство может работать без подключения к сети в течение 3-4 часов. Для подзарядки холодильника достаточно 12 Вт. Поэтому зарядить устройство можно прямо в машине с помощью автомобильной розетки.

Система холодильной конструкции управляется с помощью сенсорной панели, состоящей из кнопок с различными командами. Они активируют функции разморозки и заморозки, регулируют внутреннюю и внешнюю подсветку и отвечают за блокировку всей панели управления. Одна из важнейших опций панели управления - автономная регулировка климата внутри каждого модуля, позволяющая оптимизировать температурные показатели.

Достоинства и преимущества данной системы термоизоляции заключаются в низкой термопроводимости устройства (теплоизоляция в 2-5 раз эффективнее традиционных холодильных камер), гидрофобности (материал холодильника не меняет своих свойств под воздействием влаги) и экологической безопасности (материал не содержит опасных веществ).

 

Видеоролик о Eco cells://www.youtube.com/watch?v=0pLsTUx0Efg