2020 Create the Future Design Contest:Vencedor da Categoria Médica - Um Chip Off the Old Box

UM CHIP FORA DA CAIXA ANTIGA:DESFIBRILAÇÃO SEM DOR

Mehdi Razavi, Mathews John, Allison Post e Aydin Babakhani Texas Heart Institute (Houston, TX)

Vencedor de uma Workstation HP; Patrocinador da Categoria:ZEUS

A atividade elétrica caótica do coração (arritmia) tem um tremendo impacto no bem-estar da sociedade:não só é a causa número um de morte súbita e acidente vascular cerebral, mas também é um dos principais contribuintes para a insuficiência cardíaca congestiva (ICC). O tratamento mais definitivo para a arritmia é o choque cardíaco (seja por pás transcutâneas ou desfibriladores cardíacos implantáveis ​​(CDIs).Os choques são imprevisíveis e extremamente dolorosos, levando ao TEPT em uma alta proporção de pacientes.

Uma pedra angular para o tratamento da ICC é a terapia de ressincronização cardíaca (TRC), na qual um marcapasso especializado é usado para fortalecer o músculo cardíaco enfraquecido. CDIs e marca-passos enviam pulsos elétricos para o coração através de fios chamados eletrodos. Esses eletrodos são colocados dentro das veias e avançados no coração em uma extremidade e conectados a uma bateria (ou “lata”) colocada no peito sob a pele na outra extremidade. Os eletrodos, no entanto, nem sempre podem ser colocados onde necessário e são propensos a infecções e fraturas.

A invenção é um sistema de estimulação miniaturizado, implantável, sem fio e sem bateria (nós) que consiste em minúsculos microchips integrados à base de silício que colocam em foco a notável possibilidade de eliminar choques, condutores e fios. Cada nó pesa apenas cerca de 0,09 grama porque não requer baterias internas. (Os marcapassos comuns em uso hoje pesam de 2 a 28 gramas.) Os protótipos existentes são fabricados sob medida, mas seus projetos serão facilmente traduzíveis para as práticas de fabricação padrão.

Como pode fornecer estimulação não apenas para qualquer local, mas para um número ilimitado de locais no coração, essa tecnologia tem o potencial de fornecer desfibrilação imperceptível (indolor) por meio de rajadas de estimulação multissítios sofisticadas, coordenadas e direcionadas. A viabilidade da desfibrilação sem a necessidade de choques foi demonstrada usando um sistema com fio. A tecnologia também passou de até seis locais diferentes usando esses chips de estimulação sem fio (mais do que qualquer sistema com fio aprovado para uso médico até o momento).

Todos os pacientes com CDIs, mais de 5 milhões de americanos que vivem com fibrilação atrial e um segmento substancial de pacientes com dispositivos CRT podem se beneficiar dessa tecnologia. Pacientes com desfibriladores podem viver mais, mas por causa dos choques dolorosos que recebem, não necessariamente melhor. A desfibrilação imperceptível permaneceu o santo graal do campo. Essa tecnologia será:1) mais segura, pois não há necessidade de fios condutores que possam fraturar, desalojar ou causar infecções; 2) mais eficazes no tratamento da causa subjacente das arritmias porque podem ser colocadas exatamente onde necessário; e 3) capaz de fornecer desfibrilação imperceptível.

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MENÇÕES HONROSAS:

Padrões de engenharia de tecidos personalizáveis ​​para cicatrização acelerada de feridas

Samarender Nagam Hanumantharao, Carolynn Que e Smitha Rao (Michigan Tech, Houghton, MI)

Este adesivo de cicatrização de feridas é usado com adesivos ou bandagens no local da ferida. As manchas lembram a estrutura do tecido natural encontrada no corpo. As estruturas atuam como suporte para as células, orientam o crescimento e alinhamento das células e ajudam a acelerar a cicatrização de feridas, reduzindo cicatrizes e prevenindo infecções secundárias. Eles também podem incorporar liberação de drogas ou proteção antibacteriana.

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Rastreamento de câncer de pulmão anterior usando o sistema eXoutcancer

Sumita T. Jonak, Brian D'Souza e Abhinav Chandra (UCLA Anderson, Los Angeles, CA)

Essa tecnologia revolucionária permite a triagem precoce do câncer de pulmão para diagnosticar a doença quando ela for mais tratável. O sistema eXoutcancer é uma combinação de um nanochip e um banco de dados espectroscópico proprietário derivado de um algoritmo de aprendizado de máquina (ML). Os dados espectroscópicos complexos são analisados ​​por meio do algoritmo para desenvolver uma impressão digital de diagnóstico.

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Glucowaves para monitoramento conveniente e sem dor do nível de glicose no sangue

Ala Eldin Omer, George Shaker e Safieddin Safavi-Naeini (Universidade de Waterloo, Ontário, Canadá)

Este sistema de detecção compacto, de baixo custo e vestível utiliza sensores de microondas e inteligência artificial para permitir que os diabéticos monitorem de forma não invasiva seus níveis de glicose no sangue sem amostrar nenhum fluido fora do corpo. O dispositivo envia sinais eletromagnéticos de pequenos comprimentos de onda através da pele do dedo. O dispositivo pode ser realizado como um wearable em torno do pulso ou do dedo para uso diário.

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Monitores de pressão arterial contínuos vestíveis

Xina Quan, PyrAmes (Cupertino, CA)

Esses dispositivos portáteis de monitoramento da pressão arterial são não invasivos, contínuos, confortáveis, sem fio e fáceis de usar. Eles usam sensores capacitivos finos como papel que entram em contato levemente com a pele que captam um sinal de forma de onda de pulso que se correlaciona com as alterações da PA arterial. Os dispositivos têm sido usados ​​com sucesso em pacientes que variam de recém-nascidos a adultos com mais de 89 anos.

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Veja os demais vencedores deste ano:

• GANHADOR DO GRANDE PRÊMIO
• AEROESPACIAL E DEFESA
• AUTOMOTIVO/TRANSPORTE
• PROJETO DE PRODUTO DE CONSUMIDOR
• ELETRÔNICOS/SENSORES/IOT
• MANUFATURA/ROBÓTICA/AUTOMAÇÃO
• TECNOLOGIAS SUSTENTÁVEIS/FUTURA ENERGIA