SEAS Initiative verdient Ehrungen für den Unterricht Design medizinischer Geräte im kulturellen Kontext

Entfernen eines bösartigen Tumor aus dem Kopf der Bauchspeicheldrüse ist eine riskante und anspruchsvollen Betrieb .

Der Chirurg muss sorgfältig Ebene um den Magen , der Gallenblase , dem Gallengang, die Lymphknoten und die mehreren Hochdruck Blutgefäße.

Aber ein preiswertes Gerät von Harvard -Studenten entworfen und Chirurg am Beth Israel Deaconess Medical Center bietet Chirurgen eine zuversichtlich Grip während des heikle Prozedur .

Die schonende Greifer , mit gummierten Drucksensoren ausgestattet , verfügt über drei schlanken Fingern , die über einen sehr kleinen Schnitt entfernt von der Bauchspeicheldrüse , ohne zu hart drückte verrutschen kann und necken Krebsgewebe .


In einem 3D-Drucker gefertigt und mit gummierten Drucksensoren ausgestattet , Chirurgen Das preiswerte Gerät bietet eine zuversichtlich Grip auf empfindliche Gewebe .
(Foto von Eliza Grinnell, SEAS Communications. )

Das Gerät verfügt über das Potenzial , um die Blutung zu reduzieren und Leben retten. Denn jetzt ist es wichtig, Unterricht in der Konstruktion mit einer Gruppe von Studenten und Doktoranden an der Harvard School of Engineering and Applied Sciences ( SEAS ) .

Hier eine wachsende Initiative in der Medizintechnik Innovation nimmt Gestalt an. Technische Fakultät, Unternehmertum Experten und Kliniker aus Harvard angeschlossenen Krankenhäuser arbeiten zusammen, um komplexe medizinische Probleme zu lösen - und die Schaffung einer Umgebung für die unschätzbare praktische Ausbildung bei SEAS .

"Eines der wichtigsten Dinge, die wir versuchen, die Schüler zu unterrichten ist, wie wichtig es ist eine strenge , detaillierte Ansatz zu dem, was wie eine chaotisch und schlecht definierten Prozess scheinen ", sagt Donal Holland, Gast Ph.D. Studenten am Trinity College in Dublin, und Lehrkollegenfür ES 227, Medical Device Design bei SEAS . " Jeder kann Versuch und Irrtum zu verwenden , um mit etwas, das funktioniert , aber gute Ingenieure stützen sich auf ihre technischen und analytischen Fähigkeiten , um Probleme in einer deterministischen Weise zu lösen . "

Dieser Ansatz , der Grundstein der Ausbildung an SEAS , funktioniert. Chirurgisches Greif und drei weitere Schüler gestalteten Werkzeuge verdient renommierte Auszeichnungen von der Gestaltung von Medizinprodukten (DMD) Konferenz an der Universität von Minnesota in diesem Frühjahr in Anerkennung der technischen Qualität der Geräte , medizinische Praxistauglichkeit und das Potenzial für kommerziellen Auswirkungen .

In ES 227 , wo mehrere der Siegerprojekte entstanden sind, werden die Schüler aufgefordert, um Klinikern überwinden ein Problem, das sie in der Praxis konfrontiert . Und sie sind herausgefordert, unter Druck zu entwerfen.

"Viele Ärzte , vor allem diejenigen , die sich aktiv in der Forschung tätig sind , haben brillante Ideen für Werkzeuge und Geräte, die über aktuelle Behandlungsstandards in ihren jeweiligen Bereichen verbessern können , aber sie können nicht unbedingt die Zeit, Personal , Einrichtungen, technischen oder Hintergrund , um diese Ideen Wirklichkeit werden zu lassen ", sagt Joshua Gafford , ein Ph.D. Student an der SEAS , die nahm ES 227 im vergangenen Frühjahr . " Das Tolle an der ES 227 ist, dass sie feststellt, eine symbiotische Beziehung zwischen Klinikern , die sehen können, ihre Ideen zum Tragen kommen , und Studenten der Ingenieurwissenschaften , der eine praktische Möglichkeit , um ein Produkt mit beobachtbaren medizinischen Auswirkungen zu entwickeln. "

"Die Schüler als Katalysator dazu beitragen, dass Gedanken und Design-Prozess mehr in die Tiefe zu handeln , breiter, besser", sagt Conor J. Walsh , Assistant Professor für mechanische und Biomedizintechnik, die ES 227 bei SEAS nachdem er eine Lehre in Lands gestartet ein ähnlicher Verlauf mit Alex Slocum am MIT. " Sie bringen viel Leidenschaft in die Klasse , denn sie sind wirklich aufgeregt, um auf die Lösung eines realen Problems Sie können nicht ausschließen , dass in Hinblick darauf, wie sie motiviert jemanden, - . , Um tatsächlich Zeit mit Klinikern , indem in langen Stunden und spät in die Nacht , um an diesen Projekten arbeiten - und das in kommt in den letzten Präsentationen " .

Im Laufe des Semesters müssen die Studierenden in ES 227 der medizinisches Problem und Sachzwänge , Brainstorming Lösungen klären und rigoros zu bewerten , Design und Herstellung von Prototypen , iterativ zu testen und zu verbessern , und dann in einem Publikations- einen abschließenden , Arbeitsgerät Qualitätspapier .

"Es drückt die Schüler wirklich ihr Bestes zu erreichen und produzieren hochwertige Prototypen in einem erschreckend kurzer Zeit ", so Paxton Maeder York '14 , der im Mai mit einem SB graduieren in Ingenieurwissenschaften.


TITEL

Mit einem Team von anderen Studenten und mit Mentoren aus Holland, Walsh und Dr. Catherine Wee bei Spaulding Hospital for Continuing Medical Care , Maeder - York entworfen mit einem weichen, tragbares Gerät , um Patienten wieder ein normales Daumenbewegung - und damit die Fähigkeit, erfassen Objekte - nach einer Schlaganfall . Das Projekt gewann den Drei -in -Five -Wettbewerb bei DMD , wie ein anderer der Gafford der Geräte haben . Die Studenten haben jetzt die Möglichkeit , ihre Ergebnisse für beschleunigte Überprüfung des renommierten ASME Journal of Medical Devices vor.

" Design Kurse wie diese sind entscheidend für die Fähigkeiten eines Ingenieurs ", sagt Mäder - York. " Die Theorie Klassen bieten Hintergrund und die Geschichte in die Physik hinter Systeme , aber die lohnendsten Fähigkeiten, die ich von meinem Harvard Bildung genutzt wurden Zeitmanagement, Teamdynamik , kreatives Denken und iterative Gestaltung . "

Nach dem Studium will er bei einem Start -up-Unternehmen in San Francisco , die mikro Roboter macht zu arbeiten.

In ES 227, lernen Studenten, wie man qualitativ hochwertige Forschungsarbeiten an renommierten Konferenzen zu schreiben , registrieren Patente, und heute - alle wichtigen Fähigkeiten für Graduiertenschule und den Ingenieurberuf .

"Ich habe viel über den Design-Prozess , wie man ein Produkt mit dem Endanwender im Auge zu entwickeln , und wie man Design-Anforderungen an externe Partner zu kommunizieren und hochwertigen Teilen hergestellt ", sagt Gafford , der Walsh- Labor untersucht und war Hauptautor der drei der prämierten Arbeiten auf der diesjährigen Konferenz DMD .


Neue Projekte haben eine Wirbelsäule Fixiereinrichtung (im Bild) , eine laparoskopische Morcellator , ein Gerät, das die linke Herzkammer Pumpe Blut nach einem hilft inbegriffen herzfehler , Und mehr.
(Foto von Eliza Grinnell, SEAS Communications. )

Etwa 30 Studenten sind auch in der Harvard Biodesign Labor forschte . Die Ergebnisse sind beeindruckend . Die diesjährige Ernte der Schlussstein -Design-Projekte von Harvard College Senioren Verfolgung des Bachelor of Science in SEAS umfasst eine Handprothese , Werkzeuge, um Herzkatheter , neue minimal-invasive chirurgische Geräte und eine tragbare Maschine, die Kinder, die Schwierigkeiten beim Gehen haben, helfen könnte, zu verbessern.

Walsh ist natürlich nur ein Aspekt einer wachsenden Reihe von biomedizinischen Design Initiativen auf SEAS , das auch internationale Forschungserfahrungen und Sommer-Design- Stipendien . Durch einen Zuschuss von der National Collegiate Inventors Aktiviert

" Der Aufbau unserer Präsenz in der biomedizinischen Technik macht enormen Sinn für SEAS ", sagt Dean Kirsche A. Murray , John A. und Elizabeth S. Armstrong Professor für Ingenieurwesen und angewandte Wissenschaften und Professor für Physik . " Die Konzentration auf Anwendungen in den Entwicklungsländern ist besonders interessant, weil es nicht nur genau mit unserer Mission zur Verbesserung des Lebens durch Technologie zu passen; es hat das Potenzial störend für die entwickelte Welt zu sein, hat auch Unsere Schüler sind begeistert davon , und ich denke . sie erkennen es als eine Gelegenheit . "

Im Jahr 2012 mit Unterstützung der Harvard Südasien-Institut , gegründet Walsh ein Programm , dass die Schüler können aus ganz Harvard verbringen den Sommer in Bangalore, Indien , den Besuch privater und staatlich geführten Krankenhäusern. Sie haben die Möglichkeit, in einem anderen kulturellen und wirtschaftlichen Kontext innovativ zu sein und dann diese Ideen zurückbringen nach Harvard . Das Programm wurde in 2013 und 2014 mit der Unterstützung von Innovationsfonds des Präsidenten für Internationale Erfahrungen fortgesetzt und Walsh hat eine Partnerschaft mit dem Indian Institute of Science gegründet, um neue Design- Möglichkeiten für Studenten im Sommer gemeinsam erstellen.

" Diese Initiativen sind ideal für Harvard, wo es nicht ungewöhnlich, dass ein Student , um Interesse an Technik, die öffentliche Gesundheit , Wirtschaft und Kulturwissenschaften werden auf einmal geeignet ", sagt Walsh, der hofft , das Programm in Zukunft weiter ausbauen . " Studierende, die am Programm zu gewinnen ein Verständnis davon, wie sie ihre Fähigkeiten zum Wohle der anderen nutzen können. Sie haben oft die Projekte weiterhin für ihre Abschlussarbeit , einer Klasse , einem außerschulischen Projekt oder auch nach ihrem Abschluss . "

Für einige Schüler können Engineering-Design auch in Patenten führen und Start-ups .

Pratheev Sreetharan '06 , Ph.D. '12, Entwickelte ein Pop-up- Herstellungstechnik als Teil der National Science Foundation finanzierten Robobee Projekt . Aufbauend auf Sreetharan Vormarsch , Gafford und seine Mitarbeiter bei SEAS und Wyss Institut für Biologisch inspirierte Technik haben sehr kleine aktive Schneidgeräte, angetrieben durch Piezoaktoren , wie sie an Bord der Roboter- Insekt -Prototypen , die innerhalb einer Arterie passen könnte , um eine Blockade zu löschen demonstriert. Das Projekt gewann den Hauptpreis in der DMD Schwellen Medical Innovation Bewertungs Wettbewerb .

"Trotz einer erheblichen Menge des geistigen Eigentums bisher erzeugt - in Bezug auf die Herstellungstechnik selbst und medizinische Anwendungen davon - sind wir wirklich nur die Spitze des Eisbergs in Bezug auf die medizinische Potenzial" Gafford erstellt.

Die Umgebung für die Zusammenarbeit bei SEAS , in denen mehrere Laborgruppenund Kurse anspruchsvolle Projekte gemeinsam anzugehen , ergänzt andere Bemühungen in Harvard, wie Katalysator pädagogische Workshops der Harvard Medical School, Kurse über biomedizinische Innovation an der Harvard Business School, und die Arbeit des Büros für Technologieentwicklung und die Wyss Institut .

" Wenn es um Innovation im Klassenzimmer, ist SEAS Art des Verbinders von all den verschiedenen Teilen - die medizinische , die Wirtschaft, die Wirtschaft - wie alle sind wichtig bei der Entwicklung und Innovation ", sagt Walsh, der auch ein Wyss Institut Kern Mitglied der Fakultät . " Wir würden gerne mehr Studierende aus der ganzen Harvard mit bei unserer Programme zu sehen."

Sechs Studentenprojekte von SEAS haben Auszeichnungen auf der DMD -Konferenz in den vergangenen zwei Jahren verdient , und ES 227 wurde erneut angeboten in diesem Frühjahr , wodurch eine weitere Reihe von innovativen Geräten .

"Ich freue mich , dass sie Anerkennung für ihre harte Arbeit erhalten haben ", sagt Holland . " Ich denke, es zeigt, wie sinnvoll es ist, Studenten mit praktischen Design Erfahrungen und den Zugang zu großartigen Einrichtungen zu bieten."