2020年「未来を創造するデザインコンテスト」医療部門受賞：「古い箱からのチップ」——無痛除細動

古い箱からのチップ：無痛除細動

メフディ・ラザビ、マシューズ・ジョン、アリソン・ポスト、アイディン・ババハニ（テキサスハートインスティテュート、ヒューストン、テキサス州）

HPワークステーション受賞；カテゴリスポンサー：ZEUS 

心臓のカオス的電気活動（不整脈）は社会福祉に甚大な影響を与えます：突然死と脳卒中の第一原因であるだけでなく、うっ血性心不全（CHF）の主要因でもあります。不整脈の最も確実な治療は心臓への電気ショック（経皮パドルまたは植込み型除細動器：ICD）です。ショックは予測不能で極めて苦痛を伴い、高率の患者がPTSDを発症します。

CHF治療の基石は心臓再同期療法（CRT）で、特殊ペースメーカーで弱った心筋を強化します。ICDとペースメーカーはリードと呼ばれるワイヤーで心臓へ電気パルスを送ります。リードは静脈内に配置され、一端が心臓へ、もう一端が胸部皮下のバッテリー（または「缶」）へ接続されます。しかしリードは必ずしも必要箇所に配置できず、感染と断線のリスクがあります。

本発明は、微小シリコンベース集積マイクロチップで構成される、微小化・植込み型・ワイヤレス・バッテリーレス・ペーシングシステム（ノード）です。各ノードは内蔵電池不要で約0.09グラムのみ（現在一般的なペースメーカーは2-28グラム）。既存プロトタイプはカスタム製造ですが、設計は標準製造工程へ容易に移行可能です。

任意の場所へ、かつ無制限の場所数へペーシング供給可能なため、洗練された協調的・標的型マルチサイトペーシングバーストによる、知覚不能（無痛）除細動の驚くべき可能性をもたらします。有線システムでショック不要除細動の実現可能性は実証済み。本技術では、医療用途で承認済み有線システムを超える最大6箇所からのペーシングを、ワイヤレス給電ペーシングチップで実現しました。

全ICD患者、心房細動で生活する500万超の米国人、CRTデバイス患者の大部分が本技術の恩恵を受けられます。除細動器患者は長生き可能ですが、苦痛ショックのため必ずしも「より良く」生きられるわけではありません。知覚不能除細動はこの分野の聖杯でした。本技術により：1）リードワイヤー不要でより安全（断線、脱落、感染リスクなし）；2）不整脈根本原因へより効果的にアプローチ可能（必要箇所に正確配置）；3）知覚不能除細動を実現。

詳細はこちら .

名誉賞：

創傷治癒促進のためのカスタマイズ可能組織工学パッチ

サマレンダー・ナガム・ハヌマントラオ、キャロリン・クー、スミタ・ラオ（ミシガン工科大学、ホートン、ミシガン州）

この創傷治癒パッチは接着剤や包帯と共に創傷部位で使用。体内自然組織構造を模倣。構造が細胞の支持、成長と配向のガイドとなり、創傷治癒促進、瘢痕軽減、二次感染予防に寄与。薬物放出や抗菌保護も組み込み可能。

eXoutcancerシステムによる早期肺がんスクリーニング

スミタ・T・ジョナック、ブライアン・ドスーザ、アビナブ・チャンドラ（UCLAアンダーソン、ロサンゼルス、カリフォルニア州）

この画期的技術で肺がんをより治療可能な早期に診断可能。eXoutcancerシステムはナノチップと、機械学習（ML）アルゴリズムから導出される独自分光データベースの組み合わせ。複雑な分光データをアルゴリズムで解析し診断フィンガープリントを開発。

グルコウェーブ：便利で無痛の血糖値連続モニタリング

アラ・エルディン・オマー、ジョージ・シェイカー、サフィエディン・サファビ・ナエイニ（ウォータールー大学、オンタリオ、カナダ）

このコンパクト・低コスト・着用型センシングシステムは、マイクロ波センサーと人工知能を用い、体外へ体液採取なしで糖尿病患者が非侵襲的に血糖値モニタリング可能に。微小波長電磁信号を指皮膚を通じて送信。リストバンドや指輪型ウェアラブルとして日常使用可能。

着用型連続血圧モニター

シナ・クアン、パイラムズ（クパチーノ、カリフォルニア州）

これら着用型血圧監視デバイスは非侵襲的、連続、快適、ワイヤレス、使いやすい。皮膚に軽く接触する紙のように薄い静電容量センサーが、動脈血圧変化と相関する脈波波形信号を取得。新生児から89歳以上の成人まで患者で成功実績あり。

今年の他の受賞者：

• グランプリ受賞者
• 航空宇宙・防衛
• 自動車/輸送
• 消費者製品設計
• エレクトロニクス/センサー/IoT
• 製造/ロボティクス/オートメーション
• 持続可能技術/未来エネルギー