Concours de design Créer l'avenir 2020 :Gagnant de la catégorie médicale — Une puce de l'ancienne boîte

UNE PUCE SUR L'ANCIENNE BOÎTE :DÉFIBRILLATION SANS DOULEUR

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

Gagnant d'une station de travail HP ; Commanditaire de catégorie :ZEUS

L'activité électrique chaotique du cœur (arythmie) a un impact considérable sur le bien-être de la société :non seulement c'est la première cause de mort subite et d'accident vasculaire cérébral, mais c'est aussi l'un des principaux contributeurs à l'insuffisance cardiaque congestive (ICC). Le traitement le plus définitif de l'arythmie consiste à choquer le cœur (soit par des palettes transcutanées, soit par des défibrillateurs cardiaques implantables (DCI). Les chocs sont à la fois imprévisibles et extrêmement douloureux, entraînant un SSPT chez une forte proportion de patients.

Une pierre angulaire du traitement de l'ICC est la thérapie de resynchronisation cardiaque (CRT) dans laquelle un stimulateur cardiaque spécialisé est utilisé pour renforcer le muscle cardiaque affaibli. Les DCI et les stimulateurs cardiaques envoient des impulsions électriques au cœur par des fils appelés dérivations. Ces fils sont placés dans les veines et avancés dans le cœur à une extrémité et connectés à une batterie (ou "boîte") placée dans la poitrine sous la peau à l'autre extrémité. Cependant, les sondes ne peuvent pas toujours être placées là où elles sont nécessaires et elles sont sujettes aux infections et aux fractures.

L'invention est un système de stimulation miniaturisé, implantable, sans fil et sans batterie (nœuds) qui se compose de minuscules micropuces intégrées à base de silicium qui met en évidence la possibilité remarquable d'éliminer les chocs, les dérivations et les fils. Chaque nœud ne pèse qu'environ 0,09 gramme car il ne nécessite aucune batterie interne. (Les stimulateurs cardiaques couramment utilisés aujourd'hui pèsent entre 2 et 28 grammes.) Les prototypes existants sont fabriqués sur mesure, mais leurs conceptions seront facilement transposables aux pratiques de fabrication standard.

Parce qu'elle peut fournir une stimulation non seulement à n'importe quel endroit mais à un nombre illimité d'emplacements sur le cœur, cette technologie a le potentiel de fournir une défibrillation imperceptible (indolore) grâce à des salves de stimulation multi-sites sophistiquées, coordonnées et ciblées. La faisabilité de la défibrillation sans nécessité de chocs a été démontrée à l'aide d'un système filaire. La technologie a également stimulé jusqu'à six sites différents à l'aide de ces puces de stimulation sans fil (plus que tout système filaire approuvé pour un usage médical à ce jour).

Tous les patients porteurs de DCI, plus de 5 millions d'Américains atteints de fibrillation auriculaire et un segment important de patients porteurs d'appareils CRT devraient bénéficier de cette technologie. Les patients avec des défibrillateurs peuvent vivre plus longtemps mais à cause des chocs douloureux qu'ils reçoivent, pas nécessairement mieux. La défibrillation imperceptible est restée le Saint Graal du domaine. Cette technologie sera :1) plus sûre puisqu'il n'y a pas besoin de fils conducteurs qui peuvent se fracturer, se déloger ou provoquer des infections; 2) plus efficaces pour traiter la cause sous-jacente des arythmies car ils peuvent être placés exactement là où ils sont nécessaires ; et 3) capable de délivrer une défibrillation imperceptible.

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MENTIONS HONORABLES :

Patchs d'ingénierie tissulaire personnalisables pour une cicatrisation accélérée

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

Ce patch cicatrisant est utilisé avec des adhésifs ou des bandages sur le site de la plaie. Les patchs ressemblent à la structure des tissus naturels trouvés dans le corps. Les structures agissent comme des supports pour les cellules, guident la croissance et l'alignement des cellules et aident à accélérer la cicatrisation des plaies, à réduire les cicatrices et à prévenir les infections secondaires. Ils peuvent également intégrer la libération de médicaments ou une protection antibactérienne.

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Dépistage précoce du cancer du poumon à l'aide du système eXoutcancer

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

Cette technologie révolutionnaire permet un dépistage précoce du cancer du poumon pour diagnostiquer la maladie lorsqu'elle est plus traitable. Le système eXoutcancer est une combinaison d'une nanopuce et d'une base de données spectroscopique propriétaire dérivée d'un algorithme d'apprentissage automatique (ML). Les données spectroscopiques complexes sont analysées via l'algorithme pour développer une empreinte diagnostique.

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Glucowaves pour une surveillance pratique et sans douleur de la glycémie

Ala Eldin Omer, George Shaker et Safieddin Safavi-Naeini (Université de Waterloo, Ontario, Canada)

Ce système de détection portable compact et peu coûteux utilise des capteurs à micro-ondes et l'intelligence artificielle pour permettre aux diabétiques de surveiller de manière non invasive leur glycémie sans prélever de liquide à l'extérieur du corps. L'appareil envoie des signaux électromagnétiques de petites longueurs d'onde à travers la peau des doigts. L'appareil peut être réalisé comme un portable autour du poignet ou du doigt pour une utilisation quotidienne.

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Tensiomètres continus portables

Xina Quan, PyrAmes (Cupertino, Californie)

Ces dispositifs portables de surveillance de la pression artérielle sont non invasifs, continus, confortables, sans fil et faciles à utiliser. Ils utilisent des capteurs capacitifs fins comme du papier en contact léger avec la peau qui captent un signal de forme d'onde d'impulsion qui est corrélé aux changements de la pression artérielle artérielle. Les appareils ont été utilisés avec succès sur des patients allant des nouveau-nés aux adultes de plus de 89 ans.

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Découvrez les autres gagnants de cette année :

• GAGNANT DU GRAND PRIX
• AÉRONAUTIQUE ET DÉFENSE
• AUTOMOBILE/TRANSPORT
• CONCEPTION DE PRODUITS DE CONSOMMATION
• ÉLECTRONIQUE/CAPTEURS/IOT
• FABRICATION/ROBOTIQUE/AUTOMATISATION
• TECHNOLOGIES DURABLES/ÉNERGIE DU FUTUR