Netolerancija na tjelovježbu ili nemogućnost fizičkog napora da se ne osjete kratkoću daha ili ekstremni umor nisu rijetkost. Za ljude s takvim stanjem, jednostavni zadaci poput kupovine namirnica ili hodanja po stepenicama mogu biti zabranjivi. Ti isti simptomi tipiziraju mnoge bolesti, uključujući upalu pluća i astmu, a pronalaženje uzroka ponekad se svodi na složeni, skupi ispit koji se zove kardiopulmonalni test vježbanja (CPET).
CPET obično uključuje vježbanje do iscrpljenosti na trkačkoj stazi ili stacionarnom biciklu, dok nosite invazivnu masku, kopču za nos i elektrokardiogram. Liječnici promatraju djelovanje pacijentovih pluća, mišića i srca i pokušavaju izmamiti odakle problem dolazi. Čak i tada test, koji košta tisuće dolara i za koji je potreban tim ljudi, može biti neuvjerljiv i mora se ponoviti da bi se utvrdilo djeluju li liječenje ili recepti.
Bolji CPET bio je izazov koji je prošle jeseni ponio studentima MIT-ove klinike za dizajn medicinskih proizvoda Maulik Majmudar. U razredu, u kojem je oko 50 učenika godišnje od početka 2004. godine došlo kao praktičniji pristup postojećoj klasi dizajna uređaja, medicinski stručnjaci predstavljaju problem s kojim su se susreli u praksi. Studenti poslijediplomskog studija i neki studenti preddiplomskog studija udružuju se u grupe od tri do pet članova tima, primaju proračun koji djelomično dolazi od donatora iz industrije, a oni imaju zadatak da pronađu rješenje.
„Industrija medicinskih proizvoda, u svom nevjerojatnom konzervativizmu, zapravo nije baš otvorena za inovacije. Većina inovacija događa se u startapima “, kaže Nevan Hanumara, znanstvenik na MIT-u i jedan od tečajeva s osnivačem Aleksandrom Slocumom. "Ono što mislim da je pomalo jedinstveno u pogledu onoga što radimo je produktivnost stvaranja novih ideja koje smo zapravo uspjeli imati u obrazovnom formatu."
Profesor Alex Slocum (desno) radi sa studentima Albanom Cobijem i Stevenom Linkom, koji razvijaju prilagodljivi fantom za validaciju radioterapije. (John Freidah) Dva studenta preddiplomskog studija elektrotehnike, Alexander Mok i Andreea Martin, udružili su snage s dva inženjera strojarstva i jednim studentom integriranog dizajna i upravljanja, te započeli rigorozni proces istraživanja, dizajna i iteracije kako bi razvili što učinkovitiji i isplativiji test. Mok i Martinova skupina osmislili su nosiv zdravstveni monitor koji može mjeriti otkucaje srca i količinu plina udisanog u dahu. Uređaj procjenjuje interakciju pacijentovog srca i pluća tijekom dana. "Ono što pokušavamo pronaći su dugoročniji podaci o mnogo manjem opsegu fizičkih aktivnosti", kaže Martin.
Dizajn nije došao iz zraka. Majmudar ih je vodio, sastajući se tjedno, uvodeći ih u kliničare koji rade na terenu i pomažući im u postavljanju testova s volonterima. Koncept je nastao iz ideje o korištenju moderne, minijaturizirane elektronike i senzora u nosivom pakovanju kako bi liječnici mogli čitati podatke u određenom vremenskom razdoblju u pacijentovom životu, a ne samo izolirani laboratorijski testovi. Na kraju prošlog semestra Mok je stavio svoj prvi prototip koji obuhvaća senzore u košulji i učinio je nekoliko CPET-a za usporedbu.
Studenti strojarstva Elizabeth Mittman, Alban Cobi i Luke Gray rade s Piotr Zygmanski (desno) u Brighamu i ženskoj bolnici. (John Freidah) Iako većina projekata iz te klase završava razredom, neki - poput Moka i Martinova - nastavljaju u drugi semestar, gdje poliraju svoje izume i razvijaju ih kao proizvode, pa čak i šire, kao startapove ili licenciranu tehnologiju. Povremeno to znači patentiranje, zbog čega su Mok i Martin odbili dijeliti detalje o svojoj tehnologiji. Od pet članova njihovog tima, samo Mok i Martin nastavili su s projektom. Trenutno rade na uspoređivanju rezultata s tradicionalnim CPET-ovima - Mokov test s uređajem grupe bio je dovoljno sličan njegovom CPET-u da pokaže obećanje - i izgradio je drugi prototip koji se poboljšava na faktoru forme. Ispitati će i regulatorni put, izvršiti istraživanje tržišta i započeti razvoj poslovanja.
U prošlosti je liječnik koji je liječio bolesnike s niskim testosteronom trebao sustav za jednokratnu uporabu, tako da su pacijenti mogli primijeniti vlastiti. Studenti strojarstva naučili su dovoljno farmakologije da izmisle novu štrcaljku koja drži različite dijelove liječenja odvojenim dok se ne koriste, a sada rade s investitorima anđelima i industrijskim partnerima na pokretanju uređaja. Prije toga, studenti koji su izgradili majicu koja mjeri poremećaje spavanja usmjerenu na praćenje dojenčadi i ugradili su se 2011. kao Rest Devices, Inc. Sada je dostupan onesie monitor, nazvan Mimo, prati stanje spavanja, položaj, disanje i temperaturu kože i prenosi putem telefonske aplikacije.
U prošlosti su studenti inženjera naučili dovoljno farmakologije da izmisle novu štrcaljku koja drži različite dijelove liječenja odvojenim dok se ne koriste. (Recon terapeutici) Klasa Hanumara, premda izgrađena na zajednici koja uključuje instruktore, pomoćne liječnike i posebno kliničare, nije sama; medicinski centri za prototipiranje su se širili na sveučilištima u cijeloj zemlji i svijetu, od dodiplomskog do postdoktorskog programa. Duke, Sveučilište Minnesote, Johns Hopkins, Georgia Tech i više od stotinu njih čine Savez za biomedicinsko inženjerstvo, inovacije, dizajn i poduzetništvo koji se sastaje kako bi podijelio resurse i iskustva među programima. Jedan od najstarijih, Stanford Biodesign, osnovao je 2001. godine Paul Yock, profesor medicine iz Stanforda i bioinžinjering koji je nastojao formalizirati vrstu praktičnog, mentoriranog obrazovanja koje je stekao od iskusnih poduzetnika koji su mu pomogli osnovati tvrtku koja pravi kardiovaskularnu tehnologiju uređaji i licencirati nadmoćni izum angioplastike za balon tijekom svog školovanja na Stanfordu, desetljećima ranije.
Stanford Biodesign također nudi poslijediplomske i dodiplomske tečajeve, ali njegov je glavni fokus dvosemestralni program redovnog učenja koji Yock naziva "završnom školom za izumitelje zdravstvenih tehnologija." Studenti provode dva mjeseca u kliničkoj uroni u koju oni mora pronaći 200 "potreba" koje one filtriraju do jedne na temelju njihove važnosti, kako su rješivi, koliko tržišni i čak da li su postojeći putevi intelektualnog vlasništva i FDA izvedivi.
„Čitava mantra našeg programa je da je dobro okarakterizirana potreba DNA dobar izum, “ kaže Yock. Studenti „iz prve ruke dobivaju promatračku predstavu o tome što se može poboljšati.“ Oko 200 učenika završilo je program, a otprilike polovina su krenuli na startap. Uday najveća priča o uspjehu do sada, alumnus Uday Kumar osnovao je iRhythm, digitalnu zdravstvenu tvrtku koja pravi pametni flaster za praćenje srca koji podatke šalje izravno liječnicima, i postao je industrijski standard. Ostali su sletjeli u postojeće tvrtke ili čak započeli slične programe na drugim sveučilištima.
Prema Hanumari i Yock-u, otvaranje inovacija je posebno važno u trenutnom medicinskom sustavu koji treba pronaći načine kako osigurati bolju skrb o proračunu.
"Na kraju, kad predajete, najbolji, najuzbudljiviji proizvod koji možete pronaći su ljudi koji su uspješni u svojim zanimanjima", kaže Hanumara.
