Непереносимость физических упражнений или неспособность физически напрягать себя, не испытывая одышки или сильной усталости, не редкость. Для людей с таким состоянием простые задачи, такие как покупка продуктов или ходьба по лестнице, могут быть непосильными. Эти же симптомы характерны для многих заболеваний, включая пневмонию при сердечной недостаточности и астму, и выяснение причины иногда сводится к сложному, дорогостоящему обследованию, которое называется кардиопульмональный тест на физическую нагрузку (CPET).
Как правило, CPET включает в себя упражнения до изнеможения на беговой дорожке или стационарном велосипеде, в то время как носит инвазивную маску, зажим для носа и электрокардиограмму. Врачи смотрят на действие легких, мышц и сердца пациента и пытаются выяснить, откуда возникла проблема. Даже в этом случае тест, который стоит тысячи долларов и требует создания группы людей, может быть неубедительным, и его необходимо повторить, чтобы узнать, работают ли лечение или рецепты.
Улучшение CPET было проблемой, которую кардиолог Mass Maulik Majmudar поставил студентам класса медицинского оборудования MIT прошлой осенью. В классе, который посещают около 50 учеников в год с момента его начала в 2004 году в качестве более практического подхода к уже существующему классу проектирования устройств, медицинские работники представляют проблему, с которой они сталкиваются на практике. Аспиранты и некоторые старшекурсники объединяются в группы по три-пять членов команды, получают бюджет, который частично поступает от отраслевых доноров, и им поручено найти решение.
«Индустрия медицинского оборудования в своем невероятном консерватизме на самом деле не очень открыта для инноваций. Большая часть инноваций происходит в стартапах », - говорит Неван Ханумара, научный сотрудник MIT и один из преподавателей курса с основателем Александром Слокумом. «То, что я думаю, является немного уникальным в том, что мы делаем, это в производительности генерации новых идей, которые нам действительно удалось получить в образовательном формате».
Профессор Алекс Слокум (справа) работает со студентами Албаном Коби и Стивеном Линком, которые разрабатывают настраиваемый фантом для подтверждения лучевой терапии. (Джон Фрейда) Два студента-электротехника, Александр Мок и Андреа Мартин, объединили усилия с двумя инженерами-механиками и одним студентом по интегрированному проектированию и менеджменту и начали строгий процесс исследований, проектирования и итерации для разработки более эффективного и экономически эффективного теста. Группа Мока и Мартина разработала носимый монитор здоровья, который может измерять частоту сердечных сокращений и количество газа, вдыхаемого за вдох. Устройство оценивает взаимодействие сердца пациента и легких в течение дня. «Мы пытаемся найти более долгосрочные данные о гораздо меньших масштабах физической активности», - говорит Мартин.
Дизайн не пришел из ничего. Маджмудар проводил наставничество с ними, встречаясь еженедельно, знакомя их с клиницистами, работающими на местах, и помогал им в проведении испытаний с добровольцами. Идея возникла из идеи использовать современную миниатюрную электронику и датчики в носимой упаковке, чтобы врачи могли считывать данные в течение определенного периода времени в жизни пациента, а не только отдельные лабораторные анализы. В конце прошлого семестра Мок надел первый прототип, который включает датчики в рубашке, и сделал несколько CPET для сравнения.
Студенты-механики Элизабет Митман, Албан Коби и Люк Грей работают с Петром Зигманским (справа) в Бригаме и женской больнице. (Джон Фрейда) Хотя большинство проектов класса заканчиваются на классе, некоторые, такие как Mok и Martin, продолжаются во втором семестре, где они оттачивают свои изобретения и разрабатывают их как продукты, и даже за их пределами, как стартапы или лицензированные технологии. Иногда это означает патентование, поэтому Мок и Мартин отказались поделиться подробностями своей технологии. Из пяти членов их команды только Мок и Мартин продолжили проект. В настоящее время они работают над тем, чтобы сравнить свои результаты с традиционными CPET - тест Мока с устройством группы был достаточно похож на его CPET, чтобы показать обещание - и создает второй прототип, улучшающий форм-фактор. Они также изучат пути регулирования, проведут исследования рынка и начнут развитие бизнеса.
В прошлом врач, лечащий пациентов с низким уровнем тестостерона, нуждался в одноразовой системе, чтобы пациенты могли применять свою собственную. Студенты-инженеры изучили фармакологию в достаточной степени, чтобы изобрести новый шприц, который хранит различные компоненты лечения отдельно, пока он не будет использован, и теперь работают с инвесторами-ангелами и отраслевыми партнерами над выпуском устройства. До этого ученики, которые создали рубашку, которая измеряет нарушения сна, были привязаны к детским мониторам и включены в 2011 году как Rest Devices, Inc. В настоящее время доступен монитор, который называется Mimo, отслеживает сон, положение, дыхание и температуру кожи, а также передает его через приложение телефона.
В прошлом студенты-инженеры изучали фармакологию достаточно, чтобы изобрести новый шприц, который разделяет различные компоненты лечения до тех пор, пока он не будет использован. (Recon Therapeutics) Класс Ханумары, хотя и построен на сообществе, в котором участвуют инструкторы, ТА и особенно врачи, не одинок; Центры медицинского прототипирования получили широкое распространение в университетах по всей стране и в мире, начиная от программ бакалавриата и заканчивая докторантурами. Duke, Университет Миннесоты, Johns Hopkins, Georgia Tech и еще более ста человек составляют Союз биомедицинской инженерии, инноваций, дизайна и предпринимательства, который собирается для обмена ресурсами и опытом между программами. Один из старейших, Stanford Biodesign, был основан в 2001 году Полом Йоком, профессором медицины и биоинженерии в Стэнфорде, который стремился формализовать тип практического обучения под наставничеством, которое он получил от опытных предпринимателей, которые помогли ему создать компанию, занимающуюся сердечно-сосудистыми заболеваниями. устройства и лицензировать изобретение по проводной ангиопластике во время его обучения в Стэнфорде десятилетиями ранее.
Стэнфордский Биодизайн также предлагает курсы для выпускников и студентов, но его основной задачей является двухдневная программа полного цикла, которую Йок называет «окончательной школой для изобретателей технологий здравоохранения». Студенты проводят два месяца в клиническом погружении, в котором они должен найти 200 «потребностей», которые они отфильтровывают до одной, основываясь на том, насколько они важны, насколько разрешимы, насколько востребованы и даже возможны ли существующие пути интеллектуальной собственности и FDA.
«Вся мантра нашей программы заключается в том, что хорошо выраженная потребность - это ДНК хорошего изобретения», - говорит Йок. Студенты «получают из первых рук представление о том, что может быть улучшено». Около 200 студентов завершили программу, и около половины перешли на стартапы. В, пожалуй, самой большой истории успеха на сегодняшний день, выпускник Удай Кумар основал iRhythm, компанию, занимающуюся цифровым здравоохранением, которая разработала интеллектуальный патч для мониторинга сердца, который отправляет данные непосредственно врачам, и стала отраслевым стандартом. Другие попали в существующие компании или даже начали подобные программы в других университетах.
По словам Ханумара и Йока, открытие инноваций особенно важно в нынешней медицинской системе, которая должна найти способы обеспечить лучший уход за бюджетом.
«В конце концов, когда вы преподаете, лучший, самый захватывающий продукт, который вы можете придумать, это люди, которые преуспели в своей профессии», - говорит Ханумара.
