En marzo de este año, se abrió la convocatoria para los James Dyson Awards de 2024, unos premios que buscaban inventos para resolver problemas de alto calado. Un concurso promovido por la Fundación James Dyson que invitaba a estudiantes de todo el mundo a participar para presentar sus obras de diseño e ingeniería. A pocas semanas de acabar el año, la Fundación ha anunciado a sus dos ganadores mundiales, galardonados por sus soluciones en medicina y sostenibilidad.

Los James Dyson Award ya tienen sus ganadores oficiales, entre los que se encuentran una diseñadora irlandesa y un grupo de investigadores en Singapur. Ambos ganadores recibirán una cuantiosa suma de 35.000 euros gracias a su labor para solucionar problemas importantes, uno de los mantras del propio concurso. El certamen, por otro lado, ha apoyado más de 400 inventos y solo este año, ha recibido casi 2.000 propuestas distintas.

Por un lado está Olivia Humphreys, de 24 años, que ha desarrollado Athena, un dispositivo barato y portátil pensado para pacientes de quimioterapia. Por el otro tenemos a los investigadores Shane Kyi Hla Win y Danial Sufiyan Bin Shaiful, de Singapur, que han creado el sensor reutilizable AirXeed, usado para la predicción meteorológica. Todos ellos con historias emocionantes que han inspirado sus increíbles creaciones.

Athena, el invento ganador en Medicina

El primer invento galardonado es Athena, en la materia de Medicina. La historia de su creadora, Olivia Humphreys, parte de un punto triste para la diseñadora; fue una testigo directa de la cruenta batalla de su madre contra el cáncer. La cultura popular ha presenciado una de las consecuencias más aciagas de los procedimientos como la quimioterapia: la pérdida de cabello.

Un impresionante rango de entre el 65 y el 99% de los pacientes que han sido sometidos a la quimioterapia sufren de caída del cabello como consecuencia directa. Se llevan a cabo ciertas técnicas para intentar prevenir esta caída, siendo una de las más populares el enfriamiento del cuero cabelludo. Este procedimiento aplica temperaturas heladas en la zona antes, durante y después de la quimio, mitigando este problema.

Pero no es un proceso exento de problemas. Los pacientes sometidos al enfriamiento del cuero cabelludo sufren dolores intensos al someterse a este procedimiento. Además, es un tratamiento con un coste prohibitivo para la mayoría de la población. El ministro de Sanidad, cita la Fundación, cifró en 216.000 euros  el coste total de la instalación de una máquina preparada para enfriar el cuero cabelludo. Por si fuera poco, no es un tratamiento que todas las instituciones sanitarias ofrezcan.

Es aquí donde entra Athena, el invento de Humphreys. La obra de la diseñadora de 24 años se postula como una solución más económica y menos invasiva para el paciente, que busca precisamente evitar la caída del cabello. En esencia, es un dispositivo portátil termoeléctrico que aplica frío en el cuero cabelludo, pero ahorrando costes y tiempo por el camino. De hecho, Athena promete ofrecer resultados similares a los del tratamiento hospitalario de prevención de caída del cabello ahorrando tiempo.

Y es que las máquinas que operan el tratamiento anteriormente mencionado requieren que el paciente no solo se desplace al hospital, sino que permanezca en él largos períodos de tiempo. Un ejemplo es la hora y media necesaria de estadía después de la infusión para el enfriamiento previo y posterior. Athena le da la vuelta a la tortilla; pesa 3 kilos, funciona a pilas y se puede transportar en un maletín. Solo está conformado de un casco y del propio maletín, por lo que es fácilmente transportable. En comparación, el coste estimado de Athena es de apenas 1.000 euros. 

El uso de Athena es increíblemente sencillo. El casco de refrigeración (que se adapta al tamaño de la cabeza del usuario) funciona con semiconductores termoeléctricos Peltiers de bajo coste, que se encargan de enfriar un depósito de agua. Este depósito hace correr el agua fría por la cabeza gracias al diseño del casco. Dicho factor de forma posibilita que el propio paciente pueda someterse por sí solos al proceso, iniciándolo y finalizándolo ellos mismos sin riesgo. 

Olivia Humphreys explica su afán de hacer a Athena el dispositivo más accesible posible. Además del sistema Peltier de refrigeración, la diseñadora usó una bomba de diafragma, la batería de avión de su padre y una vieja maleta de su madre, que dieron lugar a los primeros conceptos iniciales. "Me centré en la forma del producto, creando modelos de cartón y espuma", relata Humphreys.

En su configuración de máxima potencia, Athena puede funcionar por 3 horas y media, tiempo suficiente para que el paciente pueda ir y volver del hospital mientras el dispositivo se enfría, ya que este se puede mover durante la infusión. Un elemento nada menor es el aspecto del color; Humphreys ha dotado de Athena de una combinación de colores llamativos que se salen de los habituales de la maquinaria hospitalaria especializada. 

Los 1.000 euros de coste de Athena palidecen ante los 216.000 euros del coste total de enfriamiento de los tratamientos en hospitales. Incluso las máquinas del sector cuentan con precios en torno a los 20.000 euros, 20 veces superiores al de Athena. Humphreys espera que tanto hospitales como otras organizaciones benéficas integren Athena de tal manera que la máquina se pueda prestar o incluso alquilar, suponiendo un coste irrisorio para familias con pocos recursos.

airXeed Radiosonde, ganador en Sostenibilidad

El desastre de la DANA de Valencia ha recordado al mundo la importancia de la recopilación de datos climatológicos para ayudar a realizar previsiones de alto calado y así tomar precauciones previas. Las estaciones meteorológicas sin ir más lejos lanzan las llamadas radiosondas desde globos meteorológicos encargadas de llevar a cabo mediciones sobre la humedad, la temperatura o la presión atmosférica. 

Las radiosondas son unos dispositivos tremendamente útiles, pero que tienen el gran problema de ser totalmente desechables. Son de un único uso, y debido a su uso extendidísimo, generan una buena cantidad de plástico y residuos electrónicos. Según resalta la Oficina Nacional de Administración Oceánica y Atmosférica (NOAA), se estima que las 1.300 estaciones meteorológicas de todo el mundo liberan al menos dos radiosondas diarias, lo que se traduce en casi un millón de estos productos al año.

Un globo transporta la radiosonda y tras alcanzar importantes altitudes, el sensor acaba descendiendo hasta estrellarse en la tierra, muchas veces sin conseguir los ansiados datos necesarios y en lares poco accesibles. Esto provoca que sean todavía más perniciosos para el medio ambiente. No es para menos; estas radiosondas llegan a producir 48 toneladas de residuos electrónicos y 190 millones de dólares en costes.

Este es el problema que la invención de los ingenieros Shane Kyi Hla Win y Danial Sufiyan Bin Shaiful quiere solucionar. Los especialistas, estudiantes de la Universidad de Tecnología y Diseño de Singapur, han desarrollado airXeed Radiosonde, un dispositivo que mejora de forma sustancial el descenso de las radiosondas y las hace reutilizables, ya que reduce la contaminación y la cantidad de residuos electrónicos dejados por la sonda.

airXeed nace de la inspiración por la naturaleza para desarrollar su diseño. La radiosonda hace uso de una curiosa y llamativa forma asimétrica inspirada en la autorrotación de las semillas de arce. Este diseño hace a las semillas girar como si fuera un helicóptero al caer. El mismo diseño, aplicado a la radiosonda, hace que esta gire en espiral durante el descenso; el aparato se ralentiza al caer, y aumenta las probabilidades de que este caiga en un lugar accesible para su recogida.

Ambos ingenieros aprovecharon las capacidades del aprendizaje automático para refinar el diseño final y así conseguir un mayor rendimiento en el descenso controlado de la radiosonda. La principal ventaja de este descenso soluciona uno de los mayores problemas de las radiosondas habituales, como es la recogida de datos. Al caer más lento, la airXeed puede recoger más datos y transferirlos a las estaciones meteorológicas. Está equipada con navegación de vuelo y GPS, además. 

Todo está pensado. Para evitar colisiones con elementos aéreos como aviones y sortear las condiciones dificultosas en altitudes de mucho viento, airXeed deja de autorrotar cuando pasa por la altitud de crucero del avión. Entra en un modo de inmersión par aumentar su velocidad, y activa un controlador que gestiona tanto la trayectoria del propio vuelo como la estabilidad de la radiosonda. El controlador tiene la misión de ajustar la trayectoria para aterrizar en la zona de recogida más cercana sin que se produzca impacto alguno.

El diseño es increíblemente ingenioso. El controlador está dotado de capacidades de aprendizaje automático que estiman la dirección del viento a bordo y la velocidad, para seleccionar el punto óptimo para el aterrizaje. Estas zonas de recogida se establecen según los patrones meteorológicos y la colaboración con las administraciones locales. El GPS a bordo de la aerosonda se aprovecha para establecer esta zona de recogida idónea para cada estación meteorológica.

La sostenibilidad también brilla enormemente en lo referente a los materiales, ya que los dos ingenieros usaron madera de balsa y espuma para el ala ligera y el carenado. El propio diseño de airXeed es modular, lo que permite a los operarios de las estaciones sustituir y reciclar las piezas desgastadas tras varias sesiones de uso y actualizarlas según la industria lo requiera. Ya están explorando pruebas en condiciones reales para mejorar el airXeed y comercializarlo en un futuro próximo.