Конкурс «Создай дизайн будущего» 2020 года:победитель в медицинской категории — A Chip Off the Old Box

ЧИП ОТ СТАРОЙ КОРОБКИ:БЕЗБОЛЕЗНЕННАЯ ДЕФИБРИЛЛЯЦИЯ

Мехди Разави, Мэтьюз Джон, Эллисон Пост и Айдин Бабахани Техасский институт сердца (Хьюстон, Техас)

Победитель в номинации «Рабочая станция HP»; Спонсор категории:ZEUS

Хаотическая электрическая активность сердца (аритмия) оказывает огромное влияние на благополучие общества:она не только является причиной номер один как внезапной смерти, так и инсульта, но также является ведущей причиной застойной сердечной недостаточности (ЗСН). Наиболее радикальным методом лечения аритмии является шок сердца (с помощью чрескожных разрядных электродов или имплантируемых сердечных дефибрилляторов (ИКД). Шоки непредсказуемы и чрезвычайно болезненны, что у значительной части пациентов приводит к посттравматическому стрессовому расстройству.

Краеугольным камнем лечения ЗСН является сердечная ресинхронизирующая терапия (СРТ), при которой для укрепления ослабленной сердечной мышцы используется специальный кардиостимулятор. ИКД и кардиостимуляторы посылают электрические импульсы к сердцу по проводам, называемым отведениями. Эти электроды помещаются в вены и продвигаются к сердцу на одном конце и соединяются с батареей (или «банкой»), помещенной в грудную клетку под кожу, на другом конце. Однако электроды не всегда можно разместить там, где это необходимо, и они подвержены заражению и поломке.

Изобретение представляет собой миниатюрную, имплантируемую, беспроводную, безбатарейную систему (узлы) кардиостимуляции, которая состоит из крошечных интегрированных микрочипов на основе кремния, что делает акцент на замечательную возможность устранения разрядов, отведений и проводов. Каждый узел весит всего около 0,09 грамма, поскольку для него не требуются внутренние батареи. (Сегодня обычные кардиостимуляторы весят от 2 до 28 граммов.) Существующие прототипы изготавливаются по индивидуальному заказу, но их конструкция легко адаптируется к стандартным методам производства.

Поскольку электрокардиостимуляция может выполняться не только в любом месте, но и в неограниченном количестве участков сердца, эта технология потенциально может обеспечить незаметную (безболезненную) дефибрилляцию с помощью сложных, скоординированных и целенаправленных импульсов электрокардиостимуляции в нескольких местах. Возможность дефибрилляции без необходимости применения разрядов была продемонстрирована с использованием проводной системы. Эта технология также использовала эти чипы кардиостимуляции с беспроводным питанием для шести различных объектов (больше, чем любая проводная система, одобренная для медицинского использования на сегодняшний день).

Все пациенты с ИКД, более 5 миллионов американцев, живущих с фибрилляцией предсердий, и значительная часть пациентов с устройствами CRT получат пользу от этой технологии. Пациенты с дефибрилляторами могут жить дольше, но из-за получаемых ими болезненных разрядов не обязательно лучше. Незаметная дефибрилляция остается святым Граалем в этой области. Эта технология будет:1) безопаснее, так как отпадет необходимость в проводах, которые могут сломаться, сместиться или вызвать инфекции; 2) более эффективны при лечении основной причины аритмий, поскольку их можно разместить именно там, где это необходимо; и 3) способный произвести незаметную дефибрилляцию.

Дополнительную информацию см. здесь .

<ч />

ПОЧЕТНЫЕ ОТЛИЧИЯ:

Изготовляемые по индивидуальному заказу пластыри для ускоренного заживления ран

Самарендер Нагам Ханумантаро, Кэролинн Кью и Смита Рао (Мичиганский технологический институт, Хоутон, Мичиган)

Этот пластырь для заживления ран используется с клеями или повязками на месте раны. Патчи напоминают естественную структуру ткани, обнаруженную в организме. Структуры действуют как опоры для клеток, направляют рост и выравнивание клеток, а также помогают ускорить заживление ран, уменьшить образование рубцов и предотвратить вторичные инфекции. Они также могут включать высвобождение лекарств или антибактериальную защиту.

Дополнительную информацию см. здесь .

<ч />

Ранний скрининг рака легких с использованием системы eXoutcancer

Сумита Т. Джонак, Брайан Д'Суза и Абхинав Чандра (Калифорнийский университет в Лос-Анджелесе, Андерсон, Лос-Анджелес, Калифорния)

Эта революционная технология позволяет проводить более ранний скрининг рака легких, чтобы диагностировать болезнь, когда она более поддается лечению. Система eXoutcancer представляет собой комбинацию наночипа и собственной спектроскопической базы данных, созданной на основе алгоритма машинного обучения (ML). Сложные спектроскопические данные анализируются с помощью алгоритма для разработки диагностического отпечатка пальца.

Дополнительную информацию см. здесь .

<ч />

Glucowaves для удобного и безболезненного мониторинга уровня глюкозы в крови

Ала Элдин Омер, Джордж Шейкер и Сафиеддин Сафави-Наини (Университет Ватерлоо, Онтарио, Канада)

Эта компактная, недорогая, носимая сенсорная система использует микроволновые датчики и искусственный интеллект, чтобы позволить диабетикам неинвазивно контролировать уровень глюкозы в крови без взятия проб какой-либо жидкости вне тела. Устройство посылает электромагнитные сигналы малых длин волн через кожу пальца. Устройство можно носить на запястье или пальце для повседневного использования.

Дополнительную информацию см. здесь .

<ч />

Носимые непрерывные мониторы артериального давления

Ксина Цюань, PyrAmes (Купертино, Калифорния)

Эти носимые устройства для измерения артериального давления являются неинвазивными, непрерывными, удобными, беспроводными и простыми в использовании. Они используют емкостные датчики толщиной с бумагу, слегка контактирующие с кожей, которые улавливают сигнал пульсовой волны, который коррелирует с изменениями артериального АД. Устройства успешно используются на пациентах, начиная от новорожденных и заканчивая взрослыми старше 89 лет.

Дополнительную информацию см. здесь .

Посмотрите остальных победителей этого года:

• ГЛАВНЫЙ ПРИЗ
• ВОЗДУШНО-КОСМИЧЕСКАЯ И ОБОРОНА
• АВТОМОБИЛИ/ТРАНСПОРТ
• ДИЗАЙН ПОТРЕБИТЕЛЬСКИХ ТОВАРОВ
• ЭЛЕКТРОНИКА/ДАТЧИКИ/IOT
• ПРОИЗВОДСТВО/РОБОТОТЕХНИКА/АВТОМАТИЗАЦИЯ
• УСТОЙЧИВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ/ЭНЕРГЕТИКА БУДУЩЕГО