運動不耐症、または息切れや極度の疲労を経験せずに身体的に運動できないことは珍しくありません。 病気の人にとっては、食料品の買い物や階段を上るなどの簡単な作業は禁止です。 これらの同じ症状は、心不全肺炎や喘息を含む多くの病気の典型であり、原因の発見は、心肺運動テスト（CPET）と呼ばれる精巧で高価な検査に帰着することがあります。
通常、CPETには、侵襲的なマスク、ノーズクリップ、および心電図を装着した状態で、トレッドミルまたは静止した自転車で消耗運動を行うことが含まれます。 医師は患者の肺、筋肉、心臓の動きを見て、問題の原因を突き止めようとします。 その場合でも、数千ドルの費用がかかり、チームを構成する必要があるテストは決定的ではない可能性があり、治療または処方が機能しているかどうかを確認するために繰り返す必要があります。
より良いCPETは、Mass Generalの心臓専門医Maulik Majmudarが昨年秋にMITの医療機器設計クラスの学生にもたらした挑戦でした。 2004年に既存のデバイス設計クラスへのより実践的なアプローチとして開始されて以来、年間約50人の学生が見られるクラスでは、医療専門家は実際に遭遇した問題を提示します。 大学院生と一部の学部生のシニアは、3〜5人のチームメンバーでチームを組み、一部は業界のドナーからの予算を受け取り、解決策を考え出す必要があります。
「信じられないほど保守的な医療機器業界は、実際にはイノベーションに対してあまり開かれていません。 MITの研究科学者であり、創設者Alexander Slocumのコースインストラクターの1人であるNevan Hanumara氏は、イノベーションのほとんどは新興企業で起きています。 「私たちがやっていることについて少しユニークだと思うのは、教育形式で実際に管理できた新しいアイデアを生み出す際の生産性です。」
Alex Slocum教授（右）は、放射線治療の検証用の調整可能なファントムを開発している学生のAlban CobiとSteven Linkと協力しています。 （ジョン・フライダ） 2人の電気工学の学部生であるAlexander MokとAndreea Martinは、2人の機械エンジニアと1人の統合設計および管理学生と力を合わせ、より効果的で費用対効果の高いテストを開発するための厳密な研究、設計、反復プロセスを開始しました。 MokとMartinのグループは、心拍数と呼吸中に吸入されたガスの量を測定できるウェアラブルヘルスモニターを考案しました。 このデバイスは、1日を通して患者の心臓と肺の相互作用を評価します。 「私たちが見つけようとしているのは、はるかに小規模な身体活動の長期データです」とMartin氏は言います。
設計は薄い空気から来ていません。 Majmudarは彼らを指導し、毎週会議を行い、現場で働いている臨床医に紹介し、ボランティアによるテストのセットアップを支援しました。 コンセプトは、医師がウェアラブルパッケージで最新の小型化された電子機器とセンサーを使用するというアイデアから始まりました。これにより、医師は、孤立したラボテストだけでなく、患者の人生のある期間にわたってデータを読み取ることができます。 前学期の終わりに、Mokはシャツにセンサーを含む最初のプロトタイプを作成し、いくつかのCPETを比較しました。
機械工学の学生であるエリザベス・ミットマン、アルバン・コビ、ルーク・グレイは、ブリガム・アンド・ウィメンズ病院でピョートル・ジグマンスキー（右）と協力しています。 （ジョン・フライダ） クラスのほとんどのプロジェクトはクラスで終了しますが、モクやマーティンのような一部のプロジェクトは第2学期に進み、そこで発明を磨き、製品として、さらにはスタートアップやライセンス技術としても開発します。 時折、それは特許取得を意味し、それがモクとマーティンが彼らの技術の詳細を共有することを拒否した理由です。 チームの5人のメンバーのうち、MokとMartinだけがプロジェクトを継続しました。 彼らは現在、その結果を従来のCPETと比較するために取り組んでいます（グループのデバイスを使用したMokのテストはCPETと十分に類似しており、見込みを示しています）。 また、規制の経路を調べ、市場調査を行い、事業開発を開始します。
過去には、低テストステロンで患者を治療する医師は、使い捨てシステムが必要でした。そのため、患者は自分で使用することができました。 工学の学生は、使用されるまで治療のさまざまな成分を分離する新しい注射器を発明するのに十分な薬理学を学び、現在、エンジェル投資家や業界パートナーと協力してデバイスを発売しています。 それ以前は、睡眠障害を測定するシャツを作った生徒は、乳児を監視するものに移行し、2011年にRest Devices、Inc.として法人化されました。Mimoと呼ばれるものは、睡眠、体位、呼吸、皮膚温度、電話アプリを介して送信します。
過去に、エンジニアリングの学生は、使用されるまで治療のさまざまなコンポーネントを別々に保つ新しい注射器を発明するのに十分な薬理学を学びました。 （偵察治療） ハヌマラのクラスは、インストラクター、TA、特に臨床医が参加するコミュニティに基づいて構築されていますが、単独ではありません。 医療プロトタイピングセンターは、学部課程からポスドクプログラムまで、全国および世界中の大学で急増しています。 デューク、ミネソタ大学、ジョンズホプキンス、ジョージア工科大学、その他100以上がバイオメディカルエンジニアリング、イノベーション、デザイン、起業家精神アライアンスを構成しており、プログラム間でリソースと経験を共有しています。 最も古いスタンフォードバイオデザインの1つは、2001年に、心臓血管を作る会社の設立を支援した経験豊富な起業家から受けた実践的で指導的な教育の形式を模索したスタンフォードの医学および生物工学の教授であるPaul Yockによって設立されました数十年前のスタンフォード大学での教育中に、ワイヤーバルーン血管形成術の発明のライセンスを取得しました。
スタンフォードバイオデザインでは、大学院および学部のクラスも提供していますが、主な焦点は、ヨックが「健康技術の発明者のための仕上げ学校」と呼ぶ2学期のフェローシップタイプのフルタイムプログラムです。 200の「ニーズ」を見つけ、それらの重要性、解決可能性、市場性、および既存の知的財産とFDA経路が実現可能かどうかに基づいて1つに絞り込む必要があります。
「私たちのプログラムのマントラは、十分に特徴付けられたニーズが良い発明のDNAであるということです」とYockは言います。 学生は「何が改善できるかを直接観察します。」約200人の学生がプログラムを完了し、約半数がスタートアップに進みました。 おそらくこれまでで最大のサクセスストーリーで、卒業生Uday KumarがiRhythmを設立しました。これは、データを医師に直接送信するスマートな心臓監視パッチを作成し、業界標準になりました。 他の企業は既存の企業に上陸したか、他の大学で同様のプログラムを開始しました。
ハヌマラとヨックの両方によると、革新を開くことは、予算内でより良いケアを提供する方法を見つける必要がある現在の医療システムにおいて特に重要です。
「最終的に、指導しているとき、あなたが思いつくことができる最高の、最もエキサイティングな製品は、彼らの職業で成功している人々です」とハヌマラは言います。
