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一名男教授正在检查一名女学生研究员手腕上的黑色方形医疗设备
Gerard博士Coté,德克萨斯农工大学的生物医学工程教授,领导着一个由国家科学基金会赞助的工程研究中心,该中心正在改善服务不足社区的健康状况,并招募不同群体的学生继续这项工作。|图片:德州农工工程

尽管医学知识和治疗方法不断进步,但糖尿病和心脏病等慢性疾病对美国某些人的影响仍高于平均水平。

2017年,美国国家科学基金会(NSF)资助了一个工程研究中心(ERC),通过技术开发和推广来解决这一问题。四所大学参与了这个项目,他们在过去五年中取得的成功使NSF获得了1750万美元的续期拨款,以继续这项工作。

为服务不足人群提供精确的先进技术和卫生系统ERC是德州农工大学、加州大学洛杉矶分校、莱斯大学和佛罗里达国际大学的合作伙伴。这四所学校都与各自州农村和城市地区服务不足的社区合作,德克萨斯农工大学是主要的大学。

德州农工大学生物医学工程系教授、path - up ERC负责人杰拉德(Gerard Coté)博士说:“人们在标题中听到“服务不足”(underserved),就会自动认为“代表性不足”(underrepresented)。“医疗服务不足的人通常无法获得良好的医疗保健。我们服务不足的拉美裔、拉丁裔和非洲裔美国人社区的代表人数也不足。”

健康问题发生率不平等

超过40%(或五分之二)的美国人口是肥胖的,这导致心脏病和糖尿病,以及其他慢性病。仔细观察就会发现,代表性不足的人群处于不利地位。黑人儿童肥胖的可能性比白人儿童高70%以上。在正常的西班牙裔社区,孩子的患病风险比白人孩子低60%左右。Coté表示,在医疗服务不足和代表性不足的社区,心脏病和糖尿病患者的数量更高,通常由于社会经济条件较差而加剧。

计划扩大医疗覆盖面

一个向上的目标是创造创新的、强大的和负担得起的技术,设计成低成本、准确和坚固,供人们在任何地方使用。

例如,ERC正在开发一种注射在皮肤下的米粒大小的设备,可以跟踪和记录血液化学水平和随时间的变化。数据由一个类似手表的扫描仪以光学和非侵入性的方式检索,并且注入的设备保持原位以供将来的扫描。

另一种设备,戴在手腕上,可以监测脉搏、身体活动,最终监测血压,而不需要使用袖带。这项技术可以理解环境——因此在低运动期间心率高就会触发警报——并准确监测所有肤色和体重范围的人。

第三项创新是在纸上嵌入比头发丝小1000倍的纳米颗粒,当与手持设备结合时,可以分析和检测一滴血中的特定生物标志物。如果一名潜在心脏病患者需要45分钟的车程才能到达医院,救护人员可以立即对患者进行血液检测,并在30分钟后的运输过程中再进行一次血液检测。到达医院后,医院将收到患者病史中的两点数据。

Coté网站称:“通过数据点,复数,我们可以看到趋势。”“我们可以看到心脏病发作的生物标志物是上升还是下降。目前的护理标准是在病人到达时进行血液检查。医生在30到45分钟后从实验室得到结果,而且只有一个数据点可以开始。”

教师、研究生、博士后研究人员和本科生都参与了设备的创建和测试。医生和其他医疗保健提供者,以及20多家大大小小的公司,与path - up合作,帮助实现技术原型,并使公司能够进行最终的开发和制造。

使医疗信息成为文化的一部分

第二个path up目标包括招募和教育不同的大学前、大学和大学后科学家和工程师,以开发未来技术和改善服务不足的社区健康。

ERC通过与社区领导人、学生和教师沟通和授权来实现这一目标;卫生保健提供者;还有大学生和教师。

与服务不足的社区参与者沟通,使path - up以一种可接近的方式共享医疗信息。有能力的教师在科学、技术、工程、数学和健康方面制定可行的教案。这些计划与他们的学生和其他学校共享。对工程和卫生保健感兴趣的高中学生和教师被招募为四所大学的研究团队的一员,在那里他们由从事研究的博士生指导。这些博士生中的许多人参加了社区的合作教育项目,更多地了解他们未来要照顾的人。

反过来,该中心从社区中学习设计成功设备所需的东西。无论他们说的是英语还是西班牙语,糖尿病患者在听医生关于血糖水平的指示时可能会不知道该怎么做。path - up工程师与工程师和行为心理学家合作开发应用程序,这些应用程序使用视觉上清晰的图形,比如用颜色编码的范围,以及人们可以理解的简单的“如果是这样,那么就是那样”的指导原则。

未来的目标

目前,大学只能在一定程度上开发技术。除此之外,公司必须接管,而这种转变可能是一个挑战。Coté表示,在未来五年内,他希望通过提供更全面的开发和测试技术来探索使这条道路更容易的方法。

Coté还说,虽然许多ERC技术对其他疾病有用,但糖尿病和心血管疾病在世界各地肆虐,甚至在发展中国家也如此,这就需要更多的社区参与和交流。

Coté说:“我最大的快乐是和来自不同专业领域的人一起工作,他们为这个项目带来了不同的视角。”“这让朝着同一个方向划船成为一种挑战,但也是最大的回报之一。”

NSF拨款将通过德州农工工程实验站这是一个通过应用研究和开发来解决问题的国家机构。
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