Harjutuste talumatus või võimetus ennast füüsiliselt teostada ilma õhupuuduse või äärmise väsimuseta pole harv nähtus. Selle olukorraga inimeste jaoks võivad lihtsad toimingud, näiteks toidukaupade ostmine või treppidest üles kõndimine olla takistavad. Need samad sümptomid iseloomustavad paljusid haigusi, sealhulgas südamepuudulikkuse kopsupõletikku ja astmat, ning põhjuse leidmine taandub mõnikord keerukale ja kallile eksamile, mida nimetatakse kardiopulmonaalseks treeningtestiks (CPET).
Tavaliselt hõlmab CPET harjutamist jooksulint või statsionaarsel jalgrattal kurnatuse lõppemiseni, kandes samal ajal invasiivset maski, ninaklambrit ja elektrokardiogrammi. Arstid vaatavad patsiendi kopsude, lihaste ja südame tegevust ning püüavad välja kiskuda, kust probleem tuleb. Isegi siis võib test, mis maksab tuhandeid dollareid ja mille moodustamiseks on vaja inimeste meeskonda, olla ebaselge ja seda tuleb korrata, et teada saada, kas ravi või ettekirjutused toimivad.
Parem CPET oli väljakutse, mille massikindral kardioloog Maulik Majmudar eelmisel sügisel MIT-i meditsiiniseadmete disainiklassi õpilastele tõi. Klassis, kus on alates 2004. aasta algusest olnud umbes 50 õpilast aastas, kui praktilisemat lähenemisviisi olemasolevale seadmekujundusklassile, esitavad meditsiinitöötajad probleemi, millega nad on praktikas kokku puutunud. Kraadiõppurid ja mõned bakalaureuse astme pensionärid saavad kokku kolm kuni viis meeskonnaliiget, nad saavad eelarve, mis tuleb osaliselt tööstuse rahastajatelt, ja kelle ülesandeks on leida lahendus.
„Meditsiiniseadmete tööstus pole oma uskumatus konservatiivsuses tegelikult uuendustele eriti avatud. Suurem osa innovatsioonist toimub idufirmades, ”ütleb MIT-i teadlane Nevan Hanumara ja üks asutaja Alexander Slocumi kursuste juhendajaid. "Minu arvates on see, mida me teeme, pisut ainulaadne - tootlikkus uute ideede genereerimisel, mis meil haridusalas tegelikult ka õnnestunud on."
Professor Alex Slocum (paremal) teeb koostööd üliõpilaste Alban Cobi ja Steven Linkiga, kes töötavad välja kiiritusravi valideerimise kohandatavat fantoomi. (John Freidah) Kaks elektrotehnika bakalaureuseõppe tudengit, Alexander Mok ja Andreea Martin, ühendasid jõud kahe mehaanikainseneri ja ühe integreeritud disaini- ja juhtimisüliõpilasega ning alustasid range uurimis-, kavandamis- ja iteratsiooniprotsessi, et töötada välja tõhusam - ja kulutõhusam - test. Mok ja Martini grupp tulid välja kantava tervisemonitoriga, millega saab mõõta pulssi ja hingetõmbega sissehingatud gaasi kogust. Seade hindab patsiendi südame ja kopsude koostoimimist kogu päeva vältel. "Mida me proovime leida, on pikaajalisemad andmed palju väiksema füüsilise aktiivsuse kohta, " ütleb Martin.
Kujundus ei tulnud õhukesest õhust. Majmudar juhendas neid, kohtus igal nädalal, tutvustades neid valdkonnas töötavatele arstidele ja aidates neil vabatahtlikega katseid üles seada. Idee sai alguse ideest kasutada kaasaskantavas pakendis kaasaegset miniatuurset elektroonikat ja andureid, et arstid saaksid lugeda andmeid patsiendi elu jooksul, mitte ainult eraldatud laborikatsetest. Eelmise semestri lõpus pani Mok oma esimese prototüübi, mis hõlmas särgis olevaid andureid, ja tegi mitu CPET-i, et neid võrrelda.
Masinaehituse tudengid Elizabeth Mittman, Alban Cobi ja Luke Grey töötavad koos Piotr Zygmanskiga (paremal) Brighami ja naistehaiglas. (John Freidah) Ehkki enamik klassidest pärit projekte lõpeb klassiga, jätkavad mõned - näiteks Mok ja Martini projektid - teist semestrit, kus nad lihvivad oma leiutisi ja arendavad neid toodetena ning isegi kaugemal kui idufirmade või litsentseeritud tehnoloogiana. Mõnikord tähendab see patenteerimist, mistõttu Mok ja Martin keeldusid oma tehnika üksikasju jagamast. Oma meeskonna viiest liikmest jätkasid projektiga ainult Mok ja Martin. Praegu töötavad nad selle nimel, et võrrelda nende tulemusi traditsiooniliste CPET-idega - Moki test grupi seadmega oli piisavalt sarnane tema CPET-iga, et lubadusi näidata - ning ehitavad teise prototüübi, mis parandab vormitegurit. Samuti uuritakse õigusloome võimalusi, tehakse turu-uuringuid ja alustatakse ettevõtluse arendamist.
Varem vajas madala testosterooni tasemega patsiente ravitav arst ühekordseks kasutamiseks mõeldud süsteemi, et patsiendid saaksid rakendada oma. Inseneritudengid õppisid piisavalt farmakoloogiat, et leiutada uus süstal, mis hoiab ravi erinevad komponendid eraldi kuni selle kasutamiseni. Nüüd teevad nad seadme turule toomiseks ingliinvestorite ja tööstuspartneritega koostööd. Enne seda õppisid õpilased, kes ehitasid unehäireid mõõtva särgi, et pöörduda imikute jälgimise poole ja liideti 2011. aastal nimega Rest Devices, Inc. Nüüd saadaval Mimo-nimeline onesie monitor jälgib une, asendit, hingamist ja nahatemperatuuri ning edastab selle telefonirakenduse kaudu.
Varem õppisid inseneriõpilased piisavalt farmakoloogiat, et leiutada uus süstal, mis hoiab ravi erinevad komponendid eraldi kuni selle kasutamiseni. (Recon Therapeutics) Ehkki Hanumara klass on üles ehitatud kogukonnale, kuhu on kaasatud instruktorid, õppejõud ja eriti arstid, ei ole ta üksi; meditsiinilised prototüüpimiskeskused on levinud kogu riigi ja kogu maailma ülikoolides alates bakalaureuseastmest kuni järeldoktoriõppeni. Duke, Minnesota ülikool, Johns Hopkins, Georgia Tech ja veel üle saja moodustavad biomeditsiinitehnika, innovatsiooni, disaini ja ettevõtluse liidu, mis koguneb ressursside ja kogemuste jagamiseks programmide vahel. Üks vanimaid, Stanfordi biodisaini, asutas 2001. aastal Stanfordi meditsiini- ja bioenergeetika professor Paul Yock, kes püüdis vormistada praktilise ja juhendatava hariduse tüüpi, mille ta sai kogenud ettevõtjatelt, kes aitasid tal asutada südame-veresoonkonna tooteid tootva ettevõtte. seadmeid ja litsentsi juhtmevaba õhupalli angioplastika leiutisele Stanfordi koolituse ajal, aastakümneid varem.
Stanford Biodesign pakub ka kraadiõppe ja bakalaureuseõppe tunde, kuid selle põhitähelepanu on kahesemestrilises stipendiumitüüpi täisajaga programmis, mida Yock nimetab tervishoiutehnoloogiate leiutajate lõpukooliks. Õpilased veedavad kaks kuud kliinilises keelekümbluses, mille jooksul nad õpivad. peavad leidma 200 “vajadust”, mille nad filtreerivad ühele, lähtudes sellest, kui olulised nad on, kui lahendatavad, kui turukõlblikud ja kas olemasolevad intellektuaalomandi ja FDA teed on teostatavad.
"Meie programmi kogu mantra seisneb selles, et hästi kirjeldatud vajadus on hea leiutise DNA, " ütleb Yock. Õpilased „saavad vahetult ülevaate sellest, mida saaks paremaks muuta.” Umbes 200 õpilast on programmi lõpetanud ja umbes pooled on asunud alustavatele ettevõtetele. Siiani võib-olla suurimas eduloos asutas vilistlane Uday Kumar digitaalse tervishoiuettevõtte iRhythm, mis teeb nutika südamemonitooringu plaastri, mis saadab andmeid otse arstidele, ja sellest on saanud ka tööstuse standard. Teised maandusid olemasolevate ettevõtete juurde või alustasid sarnaseid programme isegi teistes ülikoolides.
Nii Hanumara kui ka Yocki sõnul on innovatsiooni avamine eriti oluline praeguses meditsiinisüsteemis, kus tuleb leida võimalusi, kuidas eelarvest paremat hooldust pakkuda.
„Lõpuks, kui te õpite, on parim ja põnevam toode, mille võite välja pakkuda, inimesed, kes on oma kutsealal edukad, “ ütleb Hanumara.
