Top české vynálezy roku. Čistí vodu od léků i pesticidů a hlídají srdce

Vynález, který dokáže plazmatem odstranit z vody zbytky léků i hormonů nebo přístroj, který pomocí umělé inteligence (AI) hlídá srdce a varuje, když nefunguje správně.

To jsou nejlepší technologické novinky, které letos v Česku vyhrály prestižní ceny a snaží se prorazit na trhu.

„Ceny Technologické agentury ČR získávají nejkvalitnější projekty výzkumu, vývoje a inovací a motivují firmy a výzkumné organizace, aby dál pracovaly v aplikovaném výzkumu na nějakých výsledcích. Cenu v kategorii Společnost a také Český nápad letos získal vynikající projekt a unikátní zařízení CaviPlazma,“ uvedl pro SZ Tech předseda Technologické agentury ČR Petr Konvalinka.

Informace a záběry si můžete poslechnout i prohlédnout v úvodní videoreportáži.

CaviPlasma si dokáže poradit i s těžko odstranitelnými mikropolutanty –⁠⁠⁠⁠⁠⁠ látkami, které denně lidé vypouští do odpadních vod. Jde o zbytky kosmetiky a léků jako i hormony a fosfor, ale i pesticidy, které ani čistírny neodstraní a vracejí je do oběhu, kde jsou největší hrozba pro kvalitu pitné vody.

Přístroj si patentovaly Botanický ústav AV ČR, Přírodovědecká fakulta na Masarykově univerzitě a Fakulta strojního inženýrství VUT. Koncentraci škodlivin dokáže snížit o desítky procent, a některé dokonce skoro úplně. Hormonální antikoncepci o 90 až 95 procent, a prášky na bolest, většinu psychofarmak i antibiotik o 75 až 90 procent.

„Mechanickým pohybem kapaliny vytvoříme prostředí, které lze lehce ionizovat. Do něj vložíme elektrody, přivedeme vysoké napětí a vytvoříme výboj, který pak vytváří reaktivní částice jako elektrony, silné UV záření, radikály, ionty i neutrální částice, a ty se pak míchají s kapalinou,“ vysvětluje v úvodní videoreportáži Pavel Sťahel, docent v oboru Aplikovaná plazmochemie na Přírodovědecké fakultě Masarykovy univerzity.

Vynález je přelomový hlavně tím, v jakém objemu funguje. Vědci po celém světě na stejném řešení pracují už roky, zatím to ale zvládli pouze s průtokem do jednoho litru za hodinu.

CaviPlasma však dokáže zpracovat i 4000 až 15 000 litrů za hodinu, a už tak je na úrovni průmyslových objemů. Nově to je možné díky tomu, že český přístroj spojuje čištění plazmatem s hydrodynamickou kavitací, která ve vodě zvyšuje účinek výbojů.

„Pokud bychom chtěli plazmový výboj zapálit, kdy trubičky vyplňuje jen vzduch, byl by velice maličký –⁠⁠⁠⁠⁠⁠ v řádech milimetrů. Abychom ho dokázali roztáhnout do větší délky, musíme vytvořit prostředí nízkého tlaku, a to je důvod, proč tam máme kavitaci,“ popisuje fyzikální jev Pavel Rudolf, docent a vedoucí odboru fluidního inženýrství Viktora Kaplana na Fakultě strojního inženýrství VUT.

„V této zúžené oblasti tím, že před ní je vysoký tlak, tak je v ní vysoká rychlost a naopak snížený tlak. Za pokojové teploty se tady tak začnou objevovat bublinky vodní páry a to je plynné prostředí příznivé pro zapálení výboje. A tím, že tuto kavitaci vyvoláme, tak natáhneme ten plazmový výboj na 15 až 20 centimetrů,“ ukazuje v úvodním videu.

Přístroj by v čistírnách odpadních vod byl na úplném konci celého procesu a dělal by finální dočištění. Vědci z MUNI, AV ČR a VUT už přitom řeší jeho rozsáhlé uplatnění na trhu, a to zvlášť v místech, kde používají hodně léčiv, a jsou tak významnými znečišťovateli.

„Nasadit je samozřejmě lze na čistírnách odpadních vod. Byli jsme v čistírně odpadních vod v Ivančicích, v malém městě, ale s velkou nemocnicí. Všechny tyto hot spoty mají malý objem vody a už s tímto zařízením jste schopni ošetřit celodenní produkci,“ popisuje Blahoslav Maršálek, profesor na Oddělení experimentální fykologie a ekotoxikologie Botanického ústavu Akademie věd ČR.

Kromě chemických škodlivin ale CaviPlasma ničí i ty biologické, a to nejen pesticidy.

„Další způsob použití je likvidace nežádoucích mikroorganismů jako gramnegativních i grampozitivních bakterií, plísní i sinic, takže jsme schopni čistit velice ekologicky i nádrže. Vyrobíme peroxidy vodíku, na které jsou citlivější sinice než řasy a rozsivky. Ostatní rostliny zůstávají živé, metabolizují, fotosyntetizují a sinice jsou pryč. Je to selektivní odstraňování sinic,“ dodává profesor Maršálek v úvodní videoreportáži.

Výboj plazmy zvětšený kavitací také déle vytváří, upravuje a kumuluje nejen peroxidy, ale také ozon, a tím vzniká dezinfekční voda. Toho podle vědců mohou využít třeba bezpečnostní složky, protože se celý vynález se vejde i do auta, a proto by k tragickým událostem či na armádní mise právě třeba peroxid a chlor nemusely v cisternách vozit. Šetřily by se tak peníze i čas.

„Alternativa je koncentrovaný peroxid vodíku, ten se ale draze přepravuje, skladuje i dávkuje, protože je to silná žíravina. Nedávno tu byla pandemie a potřebovali jsme obrovské množství dezinfekce, které nebylo a někde ji museli vyrábět a skladovat. Z tohoto lze z kohoutku udělat přímo na místě tolik dezinfekční vody, kolik potřebujete. Ve světě není takový přístroj –⁠⁠⁠⁠⁠⁠ podle všech existujících publikací jsou pouze v malých objemech, a tady se opravdu bavíme o tisících litrů, což je obrovský konkurenční náskok,“ doplňuje profesor Maršálek z Botanického ústavu AV ČR.

Přínos by ale mohl český technologický vynález CaviPlasma mít přímo i na samotné zdraví člověka.

„Ukazuje se, že voda produkovaná touto technologií zlepšuje zdravotní stav rostlin a je vysoce pravděpodobné, když se díváme na molekulární principy účinku, že může pozitivně působit i na živočichy a na člověka, a to zvyšováním imunity a produkce třeba T-lymfocytů, které zlepšují imunitní odpověď organismu,“ dodává uznávaný český vědec.

Letošní ceny od Technologické agentury ČR však nejsou první, které brněnský přístroj získal. CaviPlasma dostala i Cenu Transfera Technology Day 2020 anebo Zlatou medaili Mezinárodního strojírenského veletrhu (MSV) 2021. V roce 2024 se vyhlašovaly i další soutěže, které oceňují a podporují nová technologická řešení.

„Vodafone Nápad roku je nejstarší startupová soutěž v Česku. Podporuje zakladatele technologických firem v osobním růstu a akceleruje jejich byznys. Ti s mezinárodními ambicemi mohou i získat investici pro expanzi a zpětnou vazbu od zkušených podnikatelů a mentorů. Letošní 17. ročník vyhrála společnost Kardi AI,“ uvedl pro SZ Tech zakladatel soutěže Martin Kešner.

Více než půl milionu lidí v Česku trpí arytmií, která vede i k selhání srdce, mozkové mrtvici i brzkému nástupu demence a zhruba třetina z nich o svém nepravidelném tepu ani neví. Uvádí to startup Kardi AI z Olomouce, který přišel s technologickou pomocí.

Kombinací malého stroje na hrudním pásu, mobilní aplikace a umělé inteligence umí v reálném čase analyzovat EKG uživatele a včas upozornit na anomálie i potenciální srdeční rizika.

„Používat to lze vlastně kdykoliv. Ideálně když cítí problémy, ale lidé se podle kardiologické společnosti mají měřit 14 dní za rok. Pokud byste brali normální řešení jako EKG Holter, což je takové větší zařízení, tak nosit to den je stresující, nosit to týden je absolutně šílené. A hodinky zase berou záznamy do 30 sekund, takže to by byly tisíce záznamů,“ vysvětluje technologický ředitel startupu Pavel Digaňa.

Nejrozšířenější přístroj, tedy robustní Holter EKG, navíc pacienti dostávají zpravidla na jeden den. Arytmie ale přicházejí ve vlnách a nelze je předvídat, takže většina jich může proběhnout, aniž by je lékaři mohli sledovat. A fitness náramky i hodinky, které snímají pouze krátce, neumí při pohybu měřit přesně.

„Díky tomuto hrudnímu pásu se dokážete hýbat, sportovat –⁠⁠⁠⁠⁠⁠ ten pás je vlastně navržený na sport, a čím více se zpotíte, tím je to vodivější, takže díky tomu můžete mít i při zátěži krásný EKG záznam, což u EKG Holteru ani není možné,“ dodává Digaňa v úvodní videoreportáži.

Kardi AI navíc cenná data neposkytuje jen uživatelům, kteří si po doporučení mohou včas dojít na prohlídku, ale i lékařům. Startup spolupracuje se 130 kardiology včetně lékařů z IKEM a privátních klinik jako EUC, a získal i celoevropskou certifikaci, takže další mohou přibývat. S údaji mohou lépe nastavit léčbu nebo kontrolovat zotavené pacienty, protože arytmie se mohou vracet.

„Mohou to využívat i nemocnice pro vzdálený monitoring svých vlastních pacientů třeba po operacích –⁠⁠⁠⁠⁠⁠ ono i v případě, že člověku zrovna našli rytmie, pak šel na operaci, prošel ablací, tak se ty problémy mohou zase po nějaké době objevit,“ vysvětluje zástupce Kardi AI.

Momentálně si zařízení platí více než 1600 uživatelů. Technologie přitom u více než 20 procent z nich odhalila fibrilaci. Pořídit si měřící pás i s aplikací přitom mohou na tři nebo šest měsíců, ale i celý rok.

„Stojí to vlastně jako Netflix předplatné a člověk s tím může kontrolovat své zdraví a nalézt arytmie, které ho dlouhodobě trápí. Máme i pacienty, kteří chodili dva roky ke kardiologovi a bohužel díky standardním metodám nebylo možné ty problémy nalézt, ale díky tomu, že když pociťovali problémy a měli toto zařízení doma, tak jsme ten problém dokázali nalézt a vyřešit,“ dodává Pavel Digaňa.

U detekování pouhé fibrilace síní, která je častější u starších lidí, Kardi AI začínala. Po dvou letech od svého založení dokáže rozpoznat až sedm různých typů srdečních arytmií a hodlá se zlepšovat. Výrazně rostou také investice do firmy.

V květnu 2022, dva měsíce po svém založení, dostala v prvním kole financování 350 tisíc eur od fondů Depo Ventures a BrightCap Ventures, rodiny a přátel. A loni v listopadu ve druhém kole získala už 1,5 milionu eur od Purple Ventures a Soulmates Ventures, Garage Angels a Cleverage VC.

Nyní probíhá třetí kolo a finance z něj chce startup použít na expanzi do zahraničí.