Liikunta-intoleranssi tai kyvyttömyys liikkua fyysisesti ilman hengästyneisyyttä tai voimakasta väsymystä ei ole harvinaista. Niille ihmisille, joilla on sairaus, yksinkertaiset tehtävät, kuten ruokaostokset tai portaiden ylös astuminen, voivat olla kielteisiä. Nämä samat oireet ovat tyypillisiä monille sairauksille, mukaan lukien sydämen vajaatoiminta keuhkokuume ja astma, ja syyn löytäminen johtaa joskus monimutkaiseen, kallista tenttiin, jota kutsutaan sydän- ja keuhkojen liikuntatesteiksi (CPET).
Tavallisesti CPET: ään kuuluu liikunta juoksemiseen juoksumatolla tai paikallaan olevalla polkupyörällä, samalla kun hänellä on invasiivinen naamio, nenäpidike ja elektrokardiogrammi. Lääkärit tarkastelevat potilaan keuhkojen, lihaksien ja sydämen toimintaa ja yrittävät kiusata mistä ongelma tulee. Silloinkin testi, joka maksaa tuhansia dollareita ja vaatii ihmisryhmän perustamista, voi olla epäselvä, ja se on toistettava oppiakseen, hoitokohteet tai reseptit toimivat.
Parempi CPET oli haaste, jonka massa-kardiologi Maulik Majmudar toi viime syksynä MIT: n lääketieteellisten laitteiden suunnitteluluokan opiskelijoille. Luokassa, joka on nähnyt noin 50 opiskelijaa vuodessa aloittamisensa jälkeen vuodesta 2004 käytännöllisemmänä lähestymistapana olemassa olevaan laitteiden suunnitteluluokkaan, lääketieteen ammattilaiset esittävät käytännössä kohtaamansa ongelman. Jatko-opiskelijat ja jotkut jatko-opiskelijoista koostuvat ryhmistä kolmesta viiteen ryhmän jäseniin, saavat budjetin, joka tulee osittain teollisuuden avunantajilta, ja joiden tehtävänä on löytää ratkaisu.
”Lääketieteellisten laitteiden teollisuus ei uskomatonta konservatiivisuudestaan ole oikeastaan kovin avoin innovaatioille. Suurin osa innovaatiosta tapahtuu startup-yrityksissä ”, kertoo MIT: n tutkija Nevan Hanumara ja yksi kurssin ohjaajista perustajan Alexander Slocumin kanssa. "Minusta on hiukan ainutlaatuinen tekemämme työn tuottavuus tuottaa uusia ideoita, jotka meillä on tosiasiallisesti onnistunut saamaan oppimismuodossa."
Professori Alex Slocum (oikealla) työskentelee opiskelijoiden Alban Cobin ja Steven Linkin kanssa, jotka kehittävät säädettävää pientä sädehoidon validointia varten. (John Freidah) Kaksi sähkötekniikan perusopiskelijaa, Alexander Mok ja Andreea Martin, yhdistivät voimansa kahden mekaanisen insinöörin ja yhden integroidun suunnittelu- ja johtamisopiskelijan kanssa ja aloittivat tiukan tutkimus-, suunnittelu- ja iteraatioprosessin tehokkaamman - ja kustannustehokkaamman - testin kehittämiseksi. Mokin ja Martinin ryhmä keksi puettavan terveysmittarin, joka voi mitata sykettä ja hengitetyn kaasun määrää. Laite arvioi potilaan sydämen ja keuhkojen vuorovaikutusta koko päivän ajan. "Se mitä yritämme löytää, on pitkäaikaisempaa tietoa paljon pienemmästä fyysisestä aktiivisuudesta", Martin sanoo.
Suunnittelu ei tullut ohuesta ilmasta. Majmudar ohjasi heitä tapaamalla viikoittain, esitellessään heidät kentällä työskenteleville lääkäreille ja auttamalla heitä tekemään testejä vapaaehtoisten kanssa. Konseptin lähtökohtana oli ajatus käyttää nykyaikaista, pienikokoista elektroniikkaa ja antureita käytettävässä pakkauksessa, jotta lääkärit voisivat lukea tietoja potilaan elämässä tietyn ajanjakson ajan, ei vain erillisiä laboratoriokokeita. Viimeisen lukukauden lopussa Mok laitti ensimmäisen prototyyppinsä, joka kattaa paitossa olevat anturit, ja teki useita CPET-arvoja vertailtaviksi.
Konetekniikan opiskelijat Elizabeth Mittman, Alban Cobi ja Luke Grey työskentelevät Piotr Zygmanskin (oikealla) kanssa Brighamissa ja naisten sairaalassa. (John Freidah) Vaikka suurin osa luokan hankkeista päättyy luokkaan, osa - kuten Mok ja Martinin - jatkavat toiselle lukukaudelle, jolloin he kiillottavat keksintöjään ja kehittävät niitä tuotteina ja jopa pidemmälle, startup-yrityksinä tai lisensoiduna tekniikkana. Toisinaan se tarkoittaa patentointia, minkä vuoksi Mok ja Martin kieltäytyivät jakamasta tekniikansa yksityiskohtia. Ryhmän viidestä jäsenestä vain Mok ja Martin jatkoivat projektia. He työskentelevät parhaillaan vertailla tuloksiaan perinteisiin CPET: iin - Mokin testi ryhmän laitteella oli riittävän samanlainen kuin hänen CPET: nsa lupauksen osoittamiseen - ja rakentavat toista prototyyppiä, joka parantaa lomakekerrointa. He tutkivat myös sääntelypolkua, tekevät markkinatutkimusta ja aloittavat liiketoiminnan kehittämisen.
Aikaisemmin matalalla testosteronipotilailla hoitava lääkäri tarvitsi kertakäyttöisen järjestelmän, jotta potilaat voivat käyttää omaa. Tekniikan opiskelijat oppivat tarpeeksi farmakologiaa keksimään uuden ruiskun, joka pitää hoidon eri komponentit erillään, kunnes sitä käytetään, ja työskentelevät nyt enkelisijoittajien ja teollisuuskumppanien kanssa laitteen markkinoille saattamiseksi. Sitä ennen opiskelijat, jotka rakensivat unihäiriöitä mittaavan paidan, kääntyivät pikkulasten seurannan puolelle ja sisällytettiin vuonna 2011 nimellä Rest Devices, Inc.. Nyt saatavilla olevana onesie-näytönä, nimeltään Mimo, seurataan uni, sijainti, hengitys ja ihon lämpötila ja välittää sen puhelinsovelluksen kautta.
Aikaisemmin tekniikan opiskelijat oppivat tarpeeksi farmakologiaa keksimään uuden ruiskun, joka pitää hoidon eri komponentit erillään, kunnes sitä käytetään. (Recon Therapeutics) Hanumaran luokka, vaikka se on rakennettu yhteisölle, johon osallistuu ohjaajia, teknisen avun toimijoita ja erityisesti lääkäreitä, ei ole yksin; lääketieteelliset prototyyppikeskukset ovat levinneet yliopistoissa ympäri maata ja maailmaa, ala-asteesta tohtorintutkintoon saakka. Duke, Minnesotan yliopisto, Johns Hopkins, Georgia Tech ja yli sata muuta muodostavat biolääketieteellisen tekniikan, innovaatioiden, suunnittelun ja yrittäjyyden liittouman, joka kokoontuu jakamaan resursseja ja kokemuksia ohjelmien kesken. Yksi vanhimmista, Stanford Biodesign, perusti vuonna 2001 Stanfordin lääketieteen ja biotekniikan professori Paul Yock, joka yritti virallistaa käytännöllisen, ohjatun koulutuksen tyypin, jonka hän sai kokeneilta yrittäjiltä, jotka auttoivat häntä perustamaan sydän- ja verisuoniyrityksiä tekevä yritys. laitteita ja lisensoida johdottoman palloangioplastian keksintö hänen opintonsa aikana Stanfordissa vuosikymmeniä aikaisemmin.
Stanford Biodesign tarjoaa myös jatko- ja jatko-kursseja, mutta sen pääpaino on kahden lukukauden stipendiaattityyppisessä kokopäiväisessä ohjelmassa, jota Yock kutsuu ”viimeistelykouluksi terveydenhuollon tekniikoiden keksijöille”. Opiskelijat viettävät kaksi kuukautta kliiniseen upotukseen, jossa heidän on löydettävä 200 "tarvetta", jotka ne suodatetaan yhdeksi sen perusteella, kuinka tärkeitä ne ovat, kuinka ratkaistavissa, kuinka markkinoitavissa ja jopa siitä, ovatko olemassa olevat immateriaalioikeudet ja FDA-reitit toteutettavissa.
"Ohjelmamme koko mantra on, että hyvin kuvattu tarve on hyvän keksinnön DNA", sanoo Yock. Opiskelijat “saavat ensi käden havaintoidean siitä, mitä voidaan parantaa.” Noin 200 opiskelijaa on suorittanut ohjelman, ja noin puolet on siirtynyt aloittelijoille. Toistaiseksi suurimmassa menestystarinassa alumni Uday Kumar perusti digitaalisen terveydenhuoltoyrityksen iRhythm, joka tekee älykkään sydämen seurantalaastarin, joka lähettää tietoja suoraan lääkärille, ja josta on tullut alan standardi. Toiset laskeutuivat olemassa oleviin yrityksiin tai jopa aloittivat vastaavia ohjelmia muissa yliopistoissa.
Sekä Hanumaran että Yockin mukaan innovaatioiden avaaminen on erityisen tärkeää nykyisessä lääketieteellisessä järjestelmässä, jonka on löydettävä tapoja tarjota parempaa hoitoa budjetista.
"Loppujen lopuksi, kun opetat, paras ja mielenkiintoisin tuote, jonka voit keksiä, on ammatissaan menestyviä ihmisiä", Hanumara sanoo.
