2020 Create the Future Design Contest – Medical-Kategorie Gewinner: „A Chip Off the Old Box“ für schmerzfreie Defibrillation

A CHIP OFF THE OLD BOX: SCHMERZLOSE DEFIBRILLATION

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

Gewinner eines HP Workstations; Kategoriesponsor: ZEUS 

Chaotische elektrische Aktivität des Herzens (Arrhythmie) hat enorme Auswirkungen auf das gesellschaftliche Wohlergehen: Sie ist nicht nur die Nummer-eins-Ursache für plötzlichen Tod und Schlaganfall, sondern auch ein Hauptfaktor für kongestive Herzinsuffizienz (CHF). Die definitivste Behandlung für Arrhythmie ist der elektrische Schock des Herzens (entweder durch transkutane Paddel oder implantierbare Kardioverter-Defibrillatoren (ICDs)). Schocks sind sowohl unvorhersehbar als auch extrem schmerzhaft, was zu PTBS bei einem hohen Anteil der Patienten führt.

Ein Eckpfeiler der CHF-Behandlung ist die kardiale Resynchronisationstherapie (CRT), bei der ein spezialisierter Schrittmacher verwendet wird, um den geschwächten Herzmuskel zu stärken. ICDs und Schrittmacher senden elektrische Impulse über Drähte, sogenannte Leads, an das Herz. Diese Leads werden in die Venen eingeführt und bis in das Herz vorgeführt, an einem Ende verbunden, und am anderen Ende mit einer Batterie (oder „Can“) unter der Haut im Brustkorb verbunden. Leads können jedoch nicht immer dort platziert werden, wo sie benötigt werden, und sind anfällig für Infektionen und Brüche.

Die Erfindung ist ein miniaturisiertes, implantierbares, drahtloses, batterieloses Stimulationssystem (Nodes), das aus winzigen siliziumbasierten integrierten Mikrochips besteht, die die bemerkenswerte Möglichkeit eröffnen, Schocks, Leads und Drähte zu eliminieren. Jeder Node wiegt nur etwa 0,09 Gramm, da er keine internen Batterien benötigt. (Gängige Schrittmacher wiegen heute 2–28 Gramm.) Die bestehenden Prototypen sind maßgefertigt, aber ihre Designs lassen sich leicht in Standardfertigungsverfahren übertragen.

Da es Stimulation nicht nur an beliebigen Stellen, sondern an einer unbegrenzten Anzahl von Stellen am Herzen liefern kann, hat diese Technologie das Potenzial, unmerkliche (schmerzlose) Defibrillation durch anspruchsvolle, koordinierte und gezielte Multi-Site-Stimulationsbursts zu ermöglichen. Die Machbarkeit von Defibrillation ohne Schocks wurde mit einem kabelgebundenen System demonstriert. Die Technologie stimulierte auch von bis zu sechs verschiedenen Stellen mit diesen drahtlos angetriebenen Stimulationschips (mehr als jedes für medizinische Verwendung zugelassene kabelgebundene System).

Alle Patienten mit ICDs, mehr als 5 Millionen Amerikaner mit Vorhofflimmern und ein erheblicher Teil der Patienten mit CRT-Geräten würden von dieser Technologie profitieren. Patienten mit Defibrillatoren leben möglicherweise länger, aber aufgrund der schmerzhaften Schocks nicht unbedingt besser. Unmerkliche Defibrillation blieb der Heilige Gral des Fachgebiets. Diese Technologie wird: 1) sicherer sein, da keine Leitungsdrähte benötigt werden, die brechen, sich lösen oder Infektionen verursachen können; 2) effektiver bei der Behandlung der zugrundeliegenden Ursache von Arrhythmien, da sie genau dort platziert werden können, wo sie benötigt werden; und 3) unmerkliche Defibrillation ermöglichen.

Weitere Informationen finden Sie hier .

 

---

EHRENWÜRDIGE ERWÄHNUNGEN:

Anpassbare Tissue-Engineering-Patches für beschleunigte Wundheilung

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

Dieser Wundheilungspatch wird mit Klebstoffen oder Verbänden an der Wundstelle verwendet. Die Patches ähneln der natürlichen Gewebestruktur im Körper. Die Strukturen fungieren als Stützen für die Zellen, leiten Zellwachstum und -ausrichtung und helfen, die Wundheilung zu beschleunigen, Narbenbildung zu reduzieren und Sekundärinfektionen zu verhindern. Sie können auch Medikamentenfreisetzung oder antibakteriellen Schutz integrieren.

Weitere Informationen finden Sie hier .

---

Frühere Lungenkrebsvorsorge mit dem eXoutcancer-System

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

Diese revolutionäre Technologie ermöglicht frühere Lungenkrebsvorsorge, um die Krankheit zu diagnostizieren, wenn sie besser behandelbar ist. Das eXoutcancer-System ist eine Kombination aus einem Nanochip und einer proprietären spektroskopischen Datenbank, die aus einem Machine-Learning-Algorithmus (ML) abgeleitet wurde. Die komplexen spektroskopischen Daten werden über den Algorithmus geparst, um einen diagnostischen Fingerabdruck zu entwickeln.

Weitere Informationen finden Sie hier .

---

Glucowaves für bequeme, schmerzfreie Blutzuckermessung

Ala Eldin Omer, George Shaker und Safieddin Safavi-Naeini (University of Waterloo, Ontario, Kanada)

Dieses kompakte, kostengünstige, tragbare Sensorsystem nutzt Mikrowellensensoren und künstliche Intelligenz, um Diabetikern die nicht-invasive Überwachung ihres Blutzuckerspiegels ohne Entnahme von Körperflüssigkeiten zu ermöglichen. Das Gerät sendet elektromagnetische Signale kleiner Wellenlänge durch die Fingerhaut. Das Gerät kann als Wearable am Handgelenk oder Finger für den täglichen Gebrauch realisiert werden.

Weitere Informationen finden Sie hier .

---

Tragbare kontinuierliche Blutdruckmessgeräte

Xina Quan, PyrAmes (Cupertino, CA)

Diese tragbaren Blutdruckmessgeräte sind nicht-invasiv, kontinuierlich, komfortabel, drahtlos und einfach zu bedienen. Sie nutzen papierdünne kapazitive Sensoren, die leicht die Haut berühren und ein Pulswellensignal aufnehmen, das mit arteriellen Blutdruckänderungen korreliert. Die Geräte wurden erfolgreich bei Patienten von Neugeborenen bis zu über 89-Jährigen eingesetzt.

Weitere Informationen finden Sie hier .

Sehen Sie die diesjährigen Gewinner:

• GRAND PRIZE WINNER
• AEROSPACE & DEFENSE
• AUTOMOTIVE/TRANSPORTATION
• CONSUMER PRODUCT DESIGN
• ELECTRONICS/SENSORS/IOT
• MANUFACTURING/ROBOTICS/AUTOMATION
• SUSTAINABLE TECHNOLOGIES/FUTURE ENERGY