2020 年创造未来设计大赛:医疗类别获胜者——旧盒子上的筹码
旧盒子的一个芯片:无痛除颤
Mehdi Razavi、Mathews John、Allison Post 和 Aydin Babakhani 德克萨斯心脏研究所(德克萨斯州休斯顿)
惠普工作站的获胜者;类别赞助商:ZEUS
心脏的混乱电活动(心律失常)对社会福祉产生巨大影响:它不仅是导致猝死和中风的头号原因,而且还是导致充血性心力衰竭 (CHF) 的主要原因。心律失常最明确的治疗方法是对心脏进行电击(通过经皮电极板或植入式心脏除颤器 (ICD)
治疗 CHF 的基石是心脏再同步化治疗 (CRT),其中使用专门的起搏器来增强虚弱的心肌。 ICD 和起搏器通过称为导线的导线向心脏发送电脉冲。这些导线放置在静脉内,一端进入心脏,另一端连接到放置在胸部皮下的电池(或“罐”)。然而,导线并不总是放置在需要的地方,而且容易感染和断裂。
本发明是一种小型化、可植入、无线、无电池的起搏系统(节点),它由基于硅的微型集成微芯片组成,它突出了消除电击、引线和电线的显着可能性。每个节点仅重约 0.09 克,因为它不需要内部电池。 (当今使用的普通起搏器重 2-28 克。)现有原型是定制制造的,但它们的设计很容易转化为标准制造实践。
因为它不仅可以向任何位置提供起搏,而且可以向心脏上无限数量的位置提供起搏,因此该技术有可能通过复杂、协调和有针对性的多部位起搏脉冲提供不易察觉的(无痛)除颤。已使用有线系统证明了无需电击即可进行除颤的可行性。该技术还使用这些无线供电的起搏芯片从多达六个不同的站点起搏(比迄今为止批准用于医疗用途的任何有线系统都多)。
所有 ICD 患者、超过 500 万心房颤动的美国人以及相当一部分使用 CRT 设备的患者都将从这项技术中受益。使用除颤器的患者可能活得更久,但由于他们接受了痛苦的电击,不一定会更好。不易察觉的除颤一直是该领域的圣杯。该技术将: 1) 更安全,因为不需要可能断裂、脱落或引起感染的导线; 2)更有效地治疗心律失常的根本原因,因为它们可以准确地放置在需要的地方;和 3) 能够提供不易察觉的除颤。
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荣誉奖:
用于加速伤口愈合的可定制组织工程补丁
Samarender Nagam Hanumantharao、Carolynn Que 和 Smitha Rao(密歇根理工大学,密歇根州霍顿)
这种伤口愈合贴片与伤口部位的粘合剂或绷带一起使用。这些斑块类似于体内发现的天然组织结构。这些结构充当细胞的支撑,引导细胞生长和排列,并有助于加速伤口愈合、减少疤痕和预防继发感染。它们还可以结合药物释放或抗菌保护。
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使用 eXoutcancer 系统进行早期肺癌筛查
Sumita T. Jonak、Brian D'Souza 和 Abhinav Chandra(加州大学洛杉矶分校安德森分校,加利福尼亚州洛杉矶)
这项革命性的技术使早期肺癌筛查能够在更容易治疗时诊断出这种疾病。 eXoutcancer 系统是纳米芯片和源自机器学习 (ML) 算法的专有光谱数据库的组合。复杂的光谱数据通过算法解析出来,形成诊断指纹。
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用于方便、无痛的血糖水平监测的葡萄糖波
Ala Eldin Omer、George Shaker 和 Safieddin Safavi-Naeini(加拿大安大略省滑铁卢大学)
这种紧凑、低成本、可穿戴的传感系统利用微波传感器和人工智能,使糖尿病患者能够无创地监测他们的血糖水平,而无需从体外采集任何液体。该设备通过手指皮肤发送小波长的电磁信号。该设备可以实现为佩戴在手腕或手指上,供日常使用。
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可穿戴式连续血压计
Xina Quan,PyrAmes(加利福尼亚州库比蒂诺)
这些可穿戴血压监测设备是无创、连续、舒适、无线且易于使用的。他们使用纸薄的电容传感器轻轻接触皮肤,接收与动脉血压变化相关的脉搏波形信号。该设备已成功应用于从新生儿到 89 岁以上的成人患者。
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