אי סבילות להתעמל, או חוסר היכולת להתאמץ פיזית מבלי לחוות קוצר נשימה או עייפות קיצונית, איננו נדיר. עבור אנשים הסובלים ממצב, משימות פשוטות כמו קניות במכולת או עליית מדרגות יכולות להיות מפריעות. אותם תסמינים מאפיינים מחלות רבות, כולל דלקת ריאות באי ספיקת לב ואסטמה, ומציאת הגורם מסתכמת לפעמים בבדיקה מורחבת ויקרה הנקראת בדיקת אימון לב ריאה (CPET).
בדרך כלל, CPET כוללת פעילות גופנית עד תשישות על הליכון או אופניים נייחים, תוך לבישת מסיכה פולשנית, קליפ אף ואלקטרו-קרדיוגרמה. הרופאים בוחנים את פעולת הריאות, השרירים והלב של המטופל ומנסים להקניט לאן הבעיה באה. גם אז הבדיקה, שעולה אלפי דולרים ומחייבת צוות אנשים להקים, יכולה להיות חד משמעית, ויש לחזור עליה כדי ללמוד אם הטיפול או המרשמים עובדים.
CPET טוב יותר היה האתגר שהביא הקרדיולוג הכללי של המיסה, מוליק מג'ודודר, בסתיו האחרון לתלמידי הכיתה לעיצוב מכשירים רפואיים של MIT. בכיתה, שראתה כ -50 תלמידים בשנה מאז שהחלה בשנת 2004 כגישה נוחה יותר לשיעור עיצוב מכשירים קיים, אנשי רפואה מציגים בעיה שהם נתקלו בהם בפועל. סטודנטים לתארים מתקדמים וכמה קשישים לתארים מתקדמים מתאגדים בקבוצות של שלושה עד חמישה חברי צוות, מקבלים תקציב שמגיע בחלקו מתורמי התעשייה, ומוטלים עליהם להגיע לפיתרון.
"ענף המכשור הרפואי, בשמרנותו המדהימה, למעשה לא פתוח לחדשנות. מרבית החידוש קורה בסטארט-אפים, "אומר נבן הנומארה, מדען מחקר ב- MIT ואחד ממדריכי הקורס עם המייסד אלכסנדר סלוקום. "מה שלדעתי מעט ייחודי במה שאנחנו עושים זה הפרודוקטיביות בהפקת רעיונות חדשים שהצלחנו להיות בפועל במתכונת חינוכית."
פרופסור אלכס סלוקום (מימין) עובד עם התלמידים אלבן קובי וסטיבן לינק, המפתחים פנטום מתכוונן לאימות רדיותרפיה. (ג'ון פריידה) שני סטודנטים לתואר ראשון בהנדסת חשמל, אלכסנדר מוק ואנדרייה מרטין, חברו יחד עם שני מהנדסי מכונות ותלמיד עיצוב וניהול משולב, והחלו בתהליך קפדני של מחקר, תכנון ואיטרציה לפיתוח מבחן יעיל וחסכוני יותר. הקבוצה של מוק ומרטין העלתה מוניטור בריאות לביש שיכול למדוד את הדופק ואת כמות הגז הנשאפת בנשימה. המכשיר מעריך את האינטראקציה בין לב וריאות המטופל לאורך כל היום. "מה שאנחנו מנסים למצוא הם נתונים ארוכי טווח בקנה מידה קטן בהרבה של פעילות גופנית, " אומר מרטין.
העיצוב לא בא מאוויר דק. מג'מודר חונך אותם, נפגש שבועי, הציג אותם בפני קלינאים העובדים בתחום ועזר להם לקבוע בדיקות אצל מתנדבים. הרעיון נבע מהרעיון להשתמש במוצרי אלקטרוניקה וחיישנים מודרניים ממוזערים באריזה לבישה, כך שרופאים יוכלו לקרוא נתונים לאורך פרק זמן בחייו של המטופל, ולא רק בבדיקות מעבדה מבודדות. בסוף הסמסטר האחרון, מוק העלה את אב הטיפוס הראשון שלהם, המקיף את החיישנים בחולצה, ועשה מספר CPETs להשוואה.
סטודנטים להנדסת מכונות אליזבת מיטמן, אלבן קובי ולוק גריי עובדים עם פיוטר זיגמנסקי (מימין) בבית החולים בריגהם ונשים. (ג'ון פריידה) למרות שרוב הפרויקטים מהשיעור מסתיימים בכיתה, חלקם - כמו של מוק ומרטין - ממשיכים לסמסטר שני, שם הם מלטשים את ההמצאות שלהם ומפתחים אותם כמוצרים, ואפילו מעבר להם, כסטארטאפים או טכנולוגיה מורשית. לעיתים זה אומר פטנט, וזו הסיבה שמוק ומרטין סירבו לחלוק את פרטי הטכנולוגיה שלהם. מבין חמשת חברי הצוות שלהם, רק מוק ומרטין המשיכו בפרויקט. הם עובדים כרגע כדי להשוות את התוצאות שלהם ל- CPETs המסורתיים - הבדיקה של מוק עם המכשיר של הקבוצה הייתה דומה דיה ל- CPET שלו כדי להראות הבטחה - ובניית אב טיפוס שני שמשתפר בגורם הצורה. הם יבדקו גם את מסלול הרגולציה, יעשו מחקרי שוק ויתחילו בפיתוח עסקי.
בעבר, רופא המטפל בחולים עם טסטוסטרון נמוך היה זקוק למערכת לשימוש חד פעמי, כך שהמטופלים יוכלו ליישם את שלהם. סטודנטים להנדסה למדו מספיק פרמקולוגיה כדי להמציא מזרק חדש ששומר על רכיבי הטיפול השונים בנפרד עד לשימושו, וכעת הם עובדים עם משקיעי מלאכים ושותפים בתעשייה להשקת המכשיר. לפני כן, סטודנטים שבנו חולצה המודדת הפרעות שינה שהפנו לאנשים עם פיקוח על תינוקות ושולבו בשנת 2011 כ- Rest Devices, Inc. כעת זמין, מוניטור ה- unie, הנקרא Mimo, עוקב אחר שינה, מיקום, נשימה וטמפרטורת העור, ו- משדר אותו באמצעות אפליקציית טלפון.
בעבר סטודנטים להנדסה למדו מספיק פרמקולוגיה כדי להמציא מזרק חדש ששומר על מרכיבי הטיפול השונים בנפרד עד לשימושו. (טיפול חוזר טיפולי) הכיתה של Hanumara, אף על פי שהיא בנויה על קהילה הכוללת מדריכים, ת"כים ובעיקר קלינאים, אינה לבדה; מרכזי טיפולי טיפולים רפואיים התפשטו באוניברסיטאות ברחבי העולם ובעולם, החל מתכניות לימודים לתואר ראשון לאחר הדוקטורט. דיוק, אוניברסיטת מינסוטה, ג'ונס הופקינס, ג'ורג'יה טק, ויותר ממאה נוספים מהווים את הברית להנדסה ביו-רפואית, חדשנות, עיצוב ויזמות, שנפגשת כדי לחלוק משאבים וחוויות בין התוכניות. אחד הוותיקים ביותר, סטנפורד ביו-דיזיין, נוסד בשנת 2001 על ידי פול יוק, פרופסור לסטנפורד לרפואה והנדסה ביולוגית, שביקש למסד את סוג החינוך המיוחד והמדריך שקיבל מהיזמים המנוסים שעזרו לו להקים חברה לייצור לב וכלי דם. מכשירים ורישיון להמצאת אנגיופלסטיקה של בלון מעבר לחוט במהלך לימודיו בסטנפורד, עשרות שנים קודם לכן.
סטנפורד ביו-דיזיין מציעה גם שיעורים לתארים מתקדמים ותואר ראשון, אך המוקד העיקרי שלה הוא תוכנית לימודים במשרה מלאה של שני סמסטרים, שיוק מכנה "בית ספר לגמר לממציאים של טכנולוגיות בריאות." סטודנטים מבלים חודשיים טבילה קלינית, בה הם חייבים למצוא 200 "צרכים" שהם יסננו לאחד על סמך כמה הם חשובים, עד כמה ניתן לפתור, עד כמה ניתן לסחיר אותם ואפילו אם קיימים מסלולי קניין רוחני קיימים ומסלולי ה- FDA.
"כל המנטרה של התוכנית שלנו היא שהצורך המאופיין היטב הוא ה- DNA של המצאה טובה", אומר Yock. סטודנטים "מקבלים מושג תצפיתי ממקור ראשון מה ניתן לשפר." כ -200 סטודנטים סיימו את התוכנית, וכמחצית המשיכו לסטארט-אפים. בסיפור ההצלחה הגדול ביותר עד כה, הקים אלומון אופיי קומאר את iRhythm, חברת בריאות דיגיטלית שעושה תיקון פיקוח לב חכם השולח נתונים ישירות לרופאים, והפכה להיות הסטנדרט בתעשייה. אחרים נחתו בחברות קיימות, או אפילו התחילו תוכניות דומות באוניברסיטאות אחרות.
לדברי גם Hanumara וגם Yock, פתיחת חדשנות חשובה במיוחד במערכת הרפואית הנוכחית, שצריכה למצוא דרכים להעניק טיפול טוב יותר בתקציב.
"בסופו של דבר, כשאתה מלמד, המוצר הטוב והמרגש ביותר שאתה יכול להגיע אליו הוא אנשים שמצליחים במקצועיהם", אומר Hanumara.
