Η δυσανεξία στη σωματική άσκηση, ή η αδυναμία σωματικής άσκησης χωρίς να υποφέρουν από δύσπνοια ή υπερβολική κόπωση, δεν είναι ασυνήθιστο. Για τους ανθρώπους με την κατάσταση, απλές εργασίες, όπως ψώνια παντοπωλείων ή βήματα προς τα πάνω, μπορούν να είναι απαγορευτικά. Αυτά τα ίδια συμπτώματα χαρακτηρίζουν πολλές ασθένειες, συμπεριλαμβανομένης της πνευμονίας της καρδιακής ανεπάρκειας και του άσθματος, και η εύρεση της αιτίας μερικές φορές καταλήγει σε μια περίπλοκη, δαπανηρή εξέταση που ονομάζεται καρδιοπνευμονική άσκηση (CPET).
Κανονικά, το CPET περιλαμβάνει άσκηση εξάντλησης σε διάδρομο ή στατικό ποδήλατο, ενώ φοράει μια διηθητική μάσκα, ένα κλιπ μύτης και ένα ηλεκτροκαρδιογράφημα. Οι γιατροί εξετάζουν τη δράση των πνευμόνων, των μυών και της καρδιάς του ασθενούς και προσπαθούν να πειράξουν πού προέρχεται το πρόβλημα. Ακόμα και τότε η δοκιμή, η οποία κοστίζει χιλιάδες δολάρια και απαιτεί μια ομάδα ανθρώπων να δημιουργήσει, μπορεί να είναι ασαφής και πρέπει να επαναληφθεί για να μάθει εάν η θεραπεία ή οι συνταγές λειτουργούν.
Μια καλύτερη CPET ήταν η πρόκληση που έφερε η μαζική γενική καρδιολόγος Maulik Majmudar στους φοιτητές της τάξης σχεδιασμού ιατρικών συσκευών της MIT το περασμένο φθινόπωρο. Στην τάξη, η οποία έχει παρακολουθήσει περίπου 50 φοιτητές ετησίως από τότε που ξεκίνησε το 2004 ως μια πιο πρακτική προσέγγιση σε μια προϋπάρχουσα κατηγορία σχεδίασης συσκευών, οι επαγγελματίες του ιατρικού κλάδου παρουσιάζουν ένα πρόβλημα που αντιμετωπίζουν στην πράξη. Οι μεταπτυχιακοί φοιτητές και ορισμένοι προπτυχιακοί ηλικιωμένοι συνεργάζονται σε ομάδες από τρία έως πέντε μέλη της ομάδας, λαμβάνουν έναν προϋπολογισμό που προέρχεται εν μέρει από τους δωρητές της βιομηχανίας και είναι επιφορτισμένοι με την εξεύρεση λύσης.
"Η βιομηχανία ιατρικών συσκευών, με τον απίστευτο συντηρητισμό της, στην πραγματικότητα δεν είναι πολύ ανοιχτή στην καινοτομία. Το μεγαλύτερο μέρος της καινοτομίας συμβαίνει στις νέες επιχειρήσεις ", λέει ο Nevan Hanumara, ερευνητής στο MIT και ένας από τους εκπαιδευτές με τον ιδρυτή Alexander Slocum. "Αυτό που νομίζω ότι είναι λίγο μοναδικό με αυτό που κάνουμε είναι η παραγωγικότητα στη δημιουργία νέων ιδεών που έχουμε καταφέρει πραγματικά να έχουμε σε μια εκπαιδευτική μορφή".
Ο καθηγητής Alex Slocum (δεξιά) συνεργάζεται με τους σπουδαστές Alban Cobi και Steven Link, οι οποίοι αναπτύσσουν ένα ρυθμιζόμενο φάντασμα για την επικύρωση της ακτινοθεραπείας. (John Freidah) Δύο φοιτητές Ηλεκτρολόγων Μηχανικών, Alexander Mok και Andreea Martin, ένωσαν τις δυνάμεις τους με δύο μηχανολόγους μηχανικούς και έναν ολοκληρωμένο φοιτητή σχεδιασμού και διαχείρισης και ξεκίνησαν μια αυστηρή διαδικασία έρευνας, σχεδίασης και επανάληψης για να αναπτύξουν μια αποτελεσματικότερη και οικονομικότερη δοκιμή. Mok και η ομάδα του Martin ήρθε με μια φορητή οθόνη παρακολούθησης της υγείας που μπορεί να μετρήσει τον καρδιακό ρυθμό και την ποσότητα του αερίου που εισπνέεται σε μια αναπνοή. Η συσκευή αξιολογεί την αλληλεπίδραση της καρδιάς και των πνευμόνων του ασθενούς καθ 'όλη τη διάρκεια της ημέρας. "Αυτό που προσπαθούμε να βρούμε είναι πιο μακροπρόθεσμα δεδομένα σε πολύ μικρότερη κλίμακα σωματικής άσκησης", λέει ο Martin.
Ο σχεδιασμός δεν προέρχεται από λεπτό αέρα. Ο Majmudar τους νομιμοποίησε, συνεδριάζοντας κάθε εβδομάδα, εισάγοντάς τους σε κλινικούς γιατρούς και βοηθώντας τους να οργανώσουν δοκιμές με εθελοντές. Η ιδέα ξεκίνησε με την ιδέα να χρησιμοποιηθούν σύγχρονα μικροσκοπικά ηλεκτρονικά και αισθητήρες σε μια φορητή συσκευασία, έτσι ώστε οι γιατροί να μπορούν να διαβάζουν δεδομένα για ένα χρονικό διάστημα στη ζωή ενός ασθενούς, όχι μόνο απομονωμένες εργαστηριακές εξετάσεις. Στο τέλος του τελευταίου εξαμήνου, ο Mok έβαλε το πρώτο πρωτότυπο, που περιλαμβάνει τους αισθητήρες σε ένα πουκάμισο, και έκανε αρκετές CPETs για σύγκριση.
Οι σπουδαστές μηχανικής Elizabeth Mittman, Alban Cobi και Luke Gray εργάζονται με τον Piotr Zygmanski (δεξιά) στο Brigham και το γυναικείο νοσοκομείο. (John Freidah) Αν και τα περισσότερα έργα από την τάξη τελειώνουν με την τάξη, μερικοί -όπως ο Mok και ο Martin- συνεχίζουν σε ένα δεύτερο εξάμηνο, όπου γυαλίζουν τις εφευρέσεις τους και τις αναπτύσσουν ως προϊόντα και ακόμα πιο πέρα, ως νεοσύστατες επιχειρήσεις ή με άδεια τεχνολογίας. Περιστασιακά, αυτό σημαίνει κατοχύρωση με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας, γι 'αυτό και οι Mok και Martin αρνήθηκαν να μοιραστούν τις λεπτομέρειες της τεχνολογίας τους. Από τα πέντε μέλη της ομάδας τους, μόνο ο Mok και ο Martin συνέχισαν με το έργο. Αυτή τη στιγμή εργάζονται για να συγκρίνουν τα αποτελέσματά τους με τα παραδοσιακά CPET - η δοκιμή του Mok με τη συσκευή του ομίλου ήταν αρκετά παρόμοια με την CPET του για να δείξει υπόσχεση - και την οικοδόμηση ενός δεύτερου πρωτοτύπου που βελτιώνει τον παράγοντα μορφής. Θα εξετάσουν επίσης το ρυθμιστικό μονοπάτι, διεξάγουν έρευνα αγοράς και αρχίζουν την ανάπτυξη των επιχειρήσεων.
Στο παρελθόν, ένας γιατρός που θεραπεύει ασθενείς με χαμηλή τεστοστερόνη χρειάζεται ένα σύστημα μίας χρήσης, έτσι οι ασθενείς θα μπορούσαν να εφαρμόσουν το δικό τους. Οι φοιτητές μηχανικών έμαθαν αρκετή φαρμακολογία για να εφεύρουν μια νέα σύριγγα που διατηρεί τα διαφορετικά συστατικά της θεραπείας χωριστά μέχρι να χρησιμοποιηθεί και τώρα συνεργάζονται με τους επενδυτές και τους συνεργάτες της βιομηχανίας για να ξεκινήσουν τη συσκευή. Πριν από αυτό, οι φοιτητές που έχτισαν ένα πουκάμισο που μετρά τις διαταραχές ύπνου που περιστρέφονται με παρακολούθηση νηπίων και ενσωματώνονται το 2011 ως Rest Devices, Inc. Τώρα διαθέσιμο, το oneie monitor, το Mimo, παρακολουθεί τον ύπνο, τη θέση, την αναπνοή και τη θερμοκρασία του δέρματος και μεταδίδει μέσω μιας εφαρμογής τηλεφώνου.
Στο παρελθόν, οι φοιτητές μηχανικής έμαθαν αρκετή φαρμακολογία για να εφεύρουν μια νέα σύριγγα που κρατά τα διαφορετικά συστατικά της θεραπείας χωριστά μέχρι να χρησιμοποιηθεί. (Recon Therapeutics) Η τάξη της Hanumara, αν και χτίστηκε σε μια κοινότητα που περιλαμβάνει εκπαιδευτές, TA και ειδικά κλινικούς, δεν είναι μόνος. τα ιατρικά κέντρα πρωτοτύπων έχουν πολλαπλασιαστεί στα πανεπιστήμια της χώρας και του κόσμου, από τα υποβαθμισμένα έως τα μεταδιδακτορικά προγράμματα. Ο Δούκας, το Πανεπιστήμιο της Μινεσότα, ο Johns Hopkins, η Georgia Tech και περισσότεροι από εκατό περισσότεροι αποτελούν τη Βιοϊατρική Τεχνολογία, την Καινοτομία, το Σχεδιασμό και τη Συμμαχία Επιχειρηματικότητας, η οποία συνεδριάζει για να μοιράζονται πόρους και εμπειρίες μεταξύ των προγραμμάτων. Ένας από τους παλαιότερους, το Stanford Biodesign, ιδρύθηκε το 2001 από τον Paul Yock, καθηγητή ιατρικής και βιοϊατρικής στο Stanford, ο οποίος προσπάθησε να επισημοποιήσει τον τύπο της πρακτικής εκπαίδευσης που έλαβε από τους έμπειρους επιχειρηματίες που τον βοήθησαν να ξεκινήσει μια εταιρεία παραγωγής καρδιαγγειακών συσκευές και άδεια μια εφευρετική αγγειοπλαστική μπαλόνι αγγειοπλαστική κατά τη διάρκεια της εκπαίδευσής του στο Στάνφορντ, δεκαετίες νωρίτερα.
Το Stanford Biodesign προσφέρει επίσης μαθήματα μεταπτυχιακών και προπτυχιακών σπουδών, αλλά πρωταρχικός στόχος του είναι ένα πρόγραμμα διάρκειας δύο δευτερολέπτων με πλήρες ωράριο το οποίο ο Yock αποκαλεί "σχολείο τελειότητας για εφευρέτες τεχνολογιών υγείας". Οι σπουδαστές περνούν δύο μήνες κλινικής εμβάπτισης, πρέπει να βρουν 200 «ανάγκες» που φιλτράρονται σε ένα με βάση πόσο σημαντικό είναι, πόσο ρεαλιστικές, πόσο εμπορεύσιμες και αν είναι εφικτές οι υφιστάμενες οδούς διανοητικής ιδιοκτησίας και FDA.
"Η όλη μάντρα του προγράμματος μας είναι ότι η καλά χαρακτηρισμένη ανάγκη είναι το DNA μιας καλής εφεύρεσης", λέει ο Yock. Οι σπουδαστές "παίρνουν μια παρατήρητη ιδέα από πρώτο χέρι για το τι μπορούν να βελτιωθούν". Περίπου 200 μαθητές έχουν ολοκληρώσει το πρόγραμμα και περίπου οι μισοί έχουν ξεκινήσει τις επιχειρήσεις. Στην ίσως η μεγαλύτερη ιστορία επιτυχίας μέχρι σήμερα, ο αποφοίτης Uday Kumar ίδρυσε την iRhythm, μια ψηφιακή εταιρία υγειονομικής περίθαλψης που κάνει ένα έξυπνο patch για την παρακολούθηση της καρδιάς που στέλνει δεδομένα απευθείας στους γιατρούς και έχει γίνει το βιομηχανικό πρότυπο. Άλλοι προσγειώθηκαν σε υπάρχουσες εταιρείες ή ακόμη και ξεκίνησαν παρόμοια προγράμματα σε άλλα πανεπιστήμια.
Σύμφωνα με την Hanumara και το Yock, το άνοιγμα της καινοτομίας είναι ιδιαίτερα σημαντικό στο σημερινό ιατρικό σύστημα, το οποίο πρέπει να βρει τρόπους για να παράσχει καλύτερη φροντίδα σε έναν προϋπολογισμό.
"Στο τέλος, όταν διδάσκετε, το καλύτερο, πιο συναρπαστικό προϊόν που μπορείτε να καταλήξετε είναι οι άνθρωποι που έχουν επιτυχία στα επαγγέλματά τους", λέει ο Hanumara.
