Latihan intoleransi, atau ketidakupayaan untuk fizikal menujukkan diri tanpa mengalami sesak nafas atau keletihan yang melampau, tidak biasa. Bagi orang yang mempunyai keadaan, tugas mudah seperti membeli-belah runcit atau berjalan menaiki tangga boleh menjadi terlalu tinggi. Gejala-gejala yang sama ini menimbulkan pelbagai penyakit, termasuk radang paru-paru dan asma, dan mencari penyebabnya kadang-kadang turun ke peperiksaan yang rumit dan mahal yang disebut ujian senaman kardiopulmonari (CPET).
Biasanya, CPET melibatkan keletihan pada treadmill atau basikal, sambil memakai topeng invasif, klip hidung dan elektrokardiogram. Doktor melihat tindakan paru-paru, otot dan jantung pesakit, dan cuba untuk menggoda di mana masalahnya datang. Walaupun ujian itu, yang beribu-ribu ringgit dan memerlukan sekumpulan orang untuk ditubuhkan, boleh menjadi tidak dapat disimpulkan, dan mesti diulangi untuk mengetahui sama ada rawatan atau preskripsi berfungsi.
CPET yang lebih baik adalah cabaran yang dihadapi oleh ahli kardiologi Massa Maulik Majmudar kepada pelajar kelas reka bentuk peranti perubatan MIT lepas. Dalam kelas, yang telah menyaksikan sekitar 50 orang pelajar setiap tahun sejak ia bermula pada tahun 2004 sebagai pendekatan yang lebih dekat kepada kelas reka bentuk peranti yang sudah ada, para profesional perubatan mengemukakan masalah yang mereka hadapi dalam amalan. Pelajar siswazah dan beberapa pelajar senior menubuhkan kumpulan tiga hingga lima orang, menerima belanjawan yang sebahagiannya daripada penderma industri, dan ditugaskan dengan penyelesaian.
"Industri peranti perubatan, dalam konservatisme yang luar biasa, sebenarnya tidak begitu terbuka kepada inovasi. Kebanyakan inovasi sedang berlaku dalam permulaan, "kata Nevan Hanumara, seorang saintis penyelidikan di MIT dan salah seorang pengajar kursus dengan pengasas Alexander Slocum. "Apa yang saya fikir sedikit unik mengenai apa yang kita lakukan ialah produktiviti dalam menghasilkan idea-idea baru yang sebenarnya kita dapat dalam format pendidikan."
Profesor Alex Slocum (kanan) bekerjasama dengan pelajar Alban Cobi dan Steven Link, yang sedang membangun hantu laras untuk pengesahan radioterapi. (John Freidah) Dua pelajar kejuruteraan elektrik, Alexander Mok dan Andreea Martin, bergabung dengan dua jurutera mekanikal dan satu pelajar reka bentuk dan pengurusan bersepadu, dan memulakan proses penyelidikan, reka bentuk dan lelaran yang ketat untuk membangunkan ujian yang lebih efektif dan kos efektif. Kumpulan Mok dan Martin datang dengan monitor kesihatan yang boleh dipakai yang dapat mengukur kadar jantung dan jumlah gas yang terhirup dalam nafas. Peranti ini menilai interaksi jantung dan paru-paru pesakit sepanjang hari. "Apa yang kami cuba cari adalah data jangka panjang yang lebih banyak dalam skala aktiviti fizikal yang lebih kecil, " kata Martin.
Reka bentuk itu tidak berasal dari udara yang nipis. Majmudar mentor mereka, bertemu mingguan, memperkenalkan mereka kepada doktor yang bekerja di lapangan, dan membantu mereka membuat ujian dengan sukarelawan. Konsep ini berasal dari idea untuk menggunakan elektronik moden dan sensor mini dalam pakej yang boleh dipakai, supaya doktor dapat membaca data dalam jangka masa dalam kehidupan pesakit, bukan hanya ujian makmal terpencil. Pada akhir semester terakhir, Mok memakai prototaip pertama mereka, yang merangkumi sensor dalam baju, dan melakukan beberapa CPET untuk membandingkan.
Pelajar kejuruteraan mekanikal Elizabeth Mittman, Alban Cobi dan Luke Grey bekerja dengan Piotr Zygmanski (kanan) di Brigham dan Hospital Wanita. (John Freidah) Walaupun kebanyakan projek dari kelas berakhir dengan kelas, ada - seperti Mok dan Martin - meneruskan semester kedua, di mana mereka menggilap ciptaan mereka dan mengembangkannya sebagai produk, dan bahkan di luar, sebagai permulaan atau teknologi berlesen. Kadang-kadang, ini bermakna paten, sebab itu Mok dan Martin enggan berkongsi butiran teknologi mereka. Daripada lima anggota pasukan mereka, hanya Mok dan Martin meneruskan projek itu. Mereka sedang berusaha untuk membandingkan hasil mereka dengan CPET tradisional - Ujian Mok dengan peranti kumpulan cukup serupa dengan CPET untuk menunjukkan janji - dan membina prototaip kedua yang bertambah baik pada faktor bentuk. Mereka juga akan meneliti laluan pengawalseliaan, melakukan penyelidikan pasaran dan memulakan pembangunan perniagaan.
Pada masa lalu, seorang doktor yang merawat pesakit dengan testosteron yang rendah memerlukan sistem penggunaan tunggal, jadi pesakit boleh memohon sendiri. Pelajar kejuruteraan mengetahui farmakologi yang mencukupi untuk mencipta jarum baru yang membuat komponen-komponen yang berlainan dari rawatan itu terpisah sehingga ia digunakan, dan kini bekerja dengan para pelabur malaikat dan rakan industri untuk melancarkan peranti tersebut. Sebelum ini, pelajar yang membina baju yang mengukur gangguan tidur berputar pada bayi yang memantau bayi dan dimasukkan pada tahun 2011 sebagai Alat Ringan, Inc. Kini tersedia, monitor yang dipanggil Mimo, menyentuh tidur, kedudukan, pernafasan dan suhu kulit, dan menghantarnya melalui aplikasi telefon.
Pada masa lalu, pelajar kejuruteraan mengetahui farmakologi yang mencukupi untuk mencipta syringe baru yang memelihara komponen-komponen yang berlainan dari rawatan yang berasingan sehingga ia digunakan. (Recon Therapeutics) Kelas Hanumara, walaupun dibina di atas sebuah komuniti yang melibatkan pengajar, TA dan terutama doktor, tidak bersendirian; pusat prototaip perubatan telah berkembang di universiti-universiti di seluruh negara dan dunia, dari peringkat sarjana muda hingga program postdoctoral. Duke, Universiti Minnesota, Johns Hopkins, Georgia Tech, dan lebih daripada seratus lagi membentuk Perikatan Kejuruteraan, Inovasi, Reka Bentuk, dan Perikatan Keusahawanan, yang memenuhi untuk berkongsi sumber dan pengalaman di kalangan program. Salah satu yang tertua, Stanford Biodesign, ditubuhkan pada tahun 2001 oleh Paul Yock, seorang profesor perubatan dan bioengineering Stanford yang berusaha untuk merasmikan jenis tangan, pendidikan mentor yang diperolehnya daripada usahawan yang berpengalaman yang membantu beliau memulakan sebuah syarikat yang membuat kardiovaskular peranti dan lesen penemuan angioplasti belon yang over-the-wire semasa pendidikannya di Stanford, beberapa dekad yang lalu.
Stanford Biodesign juga menawarkan kelas siswazah dan sarjana muda, tetapi tumpuan utamanya adalah program sepenuh masa persekolahan dua semester yang Yock memanggil "sekolah menengah untuk pencipta teknologi kesihatan." Pelajar menghabiskan dua bulan dalam rendaman klinikal, di mana mereka mesti mencari 200 "keperluan" yang mereka menapis ke satu berdasarkan betapa pentingnya mereka, bagaimana boleh diselesaikan, bagaimana boleh dipasarkan, dan sama ada laluan intelektual sedia ada dan laluan FDA boleh dilaksanakan.
"Keseluruhan mantra program kami adalah keperluan yang dicirikan dengan baik adalah DNA ciptaan yang baik, " kata Yock. Pelajar "mendapat idea pemerhatian yang pertama tentang apa yang boleh diperbaiki." Seramai 200 orang pelajar telah menyelesaikan program ini, dan kira-kira separuh telah pergi ke permulaan. Di dalam kisah kejayaan terbesar ini, alumnus Uday Kumar mengasaskan iRhythm, syarikat penjagaan kesihatan digital yang membuat patch pemantauan jantung pintar yang menghantar data terus kepada doktor, dan telah menjadi standard industri. Orang lain mendarat di syarikat yang sedia ada, atau bahkan memulakan program serupa di universiti lain.
Menurut Hanumara dan Yock, pembukaan inovasi sangat penting dalam sistem perubatan semasa, yang perlu mencari cara untuk memberikan penjagaan yang lebih baik pada anggaran.
"Akhirnya, apabila anda mengajar, produk terbaik dan paling menarik yang boleh anda temui adalah orang yang berjaya dalam profesion mereka, " kata Hanumara.
