Technológiapolgárosodás
2006. október 01. 00:00
Katonai és űrkutatási megoldások a civil egészségügyben
Kinek jut eszébe, amikor e-mailt küld vagy a weben kutat információ után, hogy a mindent behálózó internet a hatvanas évek amerikai katonai fejlesztéseiből nőtt ki? De nemcsak a számítógép és a világháló büszkélkedhet ilyen titkos ősökkel. Mindennapi technikai eszközeink nem kis hányada szuperhatalmi katonai vagy űrkutatási laboratóriumból származik. Nincs ez másként az orvostudományban sem – néhány mára polgárjogot nyert megoldás nem is olyan régen titkos projektként indult.
Vadászgépturbinából az erekbe
Nemrég kapta meg az Amerikai Élelmiszer- és Gyógyszerügyi Hivatal, az FDA forgalombahozatali, illetve alkalmazási engedélyét a CardioMEMS cég verőérbe ültethető, miniatűr vérnyomás- érzékelője, az EndoSure. Mint olvasóink sejthetik, ennek a bízvást forradalminak nevezhető terméknek is tábornokok, de legalábbis ezredesek a felmenői.
A parányi eszköz vezeték nélküli kommunikációs képességekkel felruházott mikro-elektromechanikai rendszer (microelectromechanical system, MEMS). Egy ilyen eszköz mérete mikronban mérhető; a benne működő villamos és mechanikai elemeket speciális, mikrogyártási eljárással építik fel.
Hogyan jutott a MEMS-technológia az egészségügybe? Egy furcsa párnak köszönhetően.
Jay Yadav, a Clevelandi Klinika- Alapítvány (Cleveland Clinic Foundation) kardiológusa olvasott a miniatűr eszközökről, s úgy érezte, azok ideálisan alkalmazhatók lennének az orvoslásban. Megkereste Mark Allen professzort, aki a Georgiai Műszaki Egyetemen (Georgia Institute of Technology) kutatócsoportot vezetett, s több cikket publikált ebben a témában. Allen addigra olyan MEMS érzékelőket fejlesztett ki, amelyek katonai repülőgépek sugárhajtóművének üzemi jellemzőit mérték. Kettőjük összefogásának eredménye a CardioMEMS EndoSure vérnyomás-érzékelő, amely négy országban folytatott száznál több sikeres klinikai kísérlet után zöld utat kapott az FDA-től.
Az eszközt hasüregi aortatágulat (aneurizma) esetén alkalmazzák. (Ez a kórkép a 13. leggyakoribb halálok az Egyesült Államokban.) A beteg állapotát stent beültetése után is folyamatosan ellenőrizni kell, nehogy a tágulat felszakadjon. Ezt eddig csak CTvel lehetett megtenni, ám az EndoSure most olcsóbb, egyszerűbb, gyorsabb s egyszersmind biztonságosabb megoldást kínál.
A stent mellé beültetve, az összességében gémkapocs méretű érzékelő folyamatosan figyeli a vérnyomást. A betegnek még a ruháját sem kell levennie a vizsgálathoz: az orvos egyszerűen végighúz egy antennát a teste előtt. A rádióhullámok aktiválják az EndoSure-t és a rendszer megjeleníti a vérnyomásadatokat.
Befektetők eddig összesen 32 millió dollárt pumpáltak a CardioMEMS- be, bízva a katonai technológia polgári üzleti sikerében. Februárban megkezdték annak az eszköznek a tesztelését embereken, amely szíven belüli, illetve tüdőaortabeli vérnyomást mér. Dolgoznak egy olyan terméken is, amely a magas vérnyomásban szenvedőnek otthon segítene a megfelelő gyógyszerszint beállításában.
Több (gép)szem többet lát
A híres Star Trek sorozatban Geordi La Forge, bár világtalanként járta a világot, a fejére erősített, látcsőszerű szer-kezet segítségével mégis látott. A Geordi nevet „dzsordi”-nak ejtik – éppúgy, mint a JORDY betűszót –, s alkotói nem tagadják, hogy a sci-fi filmbeli szereplő ihlette névválasztásukat.
Hogy mi a JORDY? Joint Optical Reflective DisplaY, némileg szabad fordításban „kettős optikai tükröző megjelenítő”, azaz egy vaskos szemüvegre vagy kisméretű, fejen viselhető látcsőre emlékeztető eszköz, amely a csökkentlátóknak adja vissza a látás élményét.
A JORDY ősét, egy speciális látáskiegészítő eszközt, a NASA Stennis Űrkutatási Központja, az amerikai veteránügyi minisztérium és a Johns Hopkins Egyetem dolgozta ki még a kilencvenes évek elején. A fejre erősíthető készülékbe két miniatűr kamerát szereltek. Az egyik nagyítás nélküli széles látószögű képet közvetített, míg a másik erős zoomként működött.
Azóta a miniatürizálási technológia, az elektronika sokat fejlődött, így egy magáncég, az Enhanced Vision komoly üzleti lehetőséget látott az eredeti ötletben. A továbbfejlesztésben a NASA Kennedy Űrközpontjának egyik – gyakorlatilag világtalan – mérnöke is részt vett. Így született meg a JORDY, amellyel 50-szeres nagyítás érhető el, s amelynek viselője a neki legmegfelelőbben szabályozhatja a kontrasztot, a fényerőt, s különböző megjelenítési módok között választhat.
Mindössze 6 dekagramm körüli tömegével hosszabb ideig sem kényelmetlen az együttélés. Közeli és távoli tárgyakra egyaránt be lehet állítani, gazdája tehát akár színházba vagy moziba is mehet vele. Tévét optikai képminőségromlás nélkül nézhet, s mivel elektronikus eszközről van szó, közvetlenül a képládára csatlakoztatható.
Nem csak különleges szemüvegként szolgálhat a JORDY. A termék dobozában állványt is találunk – arra helyezve nagy teljesítményű asztali nagyítóvá válik a készülék. Használója képernyőn, a neki megfelelő betűmérettel olvashat újságot, könyvet.
Gyógyító fény
Növénytermesztési kísérleteket nem csak a Földön végeznek. Az űrhajósok számára ugyanis jó lenne, ha a hosszú ideig „kint” tartózkodó utazók legalább táplálékuk egy részét maguk termelhetnék meg. Van más előnye is a növények behajózásának: fotoszintézisükkel oxigént állítanak elő, miközben széndioxidot fogyasztanak. A fotoszintézishez – és a növények növekedéséhez – azonban fény kell, lehetőleg erősebb, mint amit egy olvasólámpa szolgáltat.
A NASA wisconsini űrautomatizálási és -robotikai központja (Wisconsin Center of Space Automation and Robotics, WCSAR) szerződést kötött a Quantum Devices, Inc. (QDI) nevű vállalattal egy félvezető LED alapú, nagy intenzitású fényforrás kifejlesztésére. Sokak meglepetésére már a kezdeti kísérletekben bebizonyosodott, hogy nincs szükség fehér fényre, mivel a növények vörös fényben növekednek és fotoszintetizálnak a legjobban. A kutatók olyan rendkívül energiatakarékos, mégis nagy fényteljesítményű parányi LED-eket fejlesztettek ki, amelyek optimális hullámhosszúságú vörös fényt sugároztak. Az alumínium–vas alapú félvezetőkből felépített, kisméretű, hideg, ám a Napnál tízszer erősebben világító fényforrás 1995-ben debütált az amerikai űrsiklóprogramban, majd a Nemzetközi Űrállomáson.
Látván a kísérlet sikerét, a NASA azzal bízta meg a QDI-t: vizsgálják meg a polgári – orvosi – alkalmazás lehetőségét. Abból indultak ki, hogy a fénnyel energiát juttathatnak az emberi sejtekbe, s annak gyógyító, növekedésserkentő hatása lehet. Mindezt persze az űrben is szerették volna felhasználni a súlytalanság állapotában fellépő csont- és izomtömeg- veszteség ellensúlyozására, illetve arra, hogy meggyorsítsák a kisebb sérülések behegedését.
Külön fejezetet nyitott azonban a kutatásokban az a felfedezés, hogy bizonyos anyagok fénnyel aktiválva elpusztítják a rákos sejteket, míg az egészségeseket nem károsítják. A fotodinamikus terápiának (photodynamic therapy) elnevezett eljárás során intravénásan befecskendezik a rákellenes gyógyszert, amelyet a megfelelő helyre sebészeti úton beültetett parányi fényforrás aktivál. A terápiát gyerekeken és felnőtteken egyaránt sikerrel alkalmazták.
Emlékezetes annak a nőnek az esete, akinek éveken át kiújuló, s hagyományos módszerekkel hiába kezelt agytumorát megoperálták, majd a műtéti úton el nem távolítható rákos szövetbe fényforrást helyeztek. Ezután intravénásan Photofrin nevű gyógyszert kapott, amelyet a fény a helyszínen aktivált. A páciens komplikációk nélkül gyógyult.
A fényforrás-technológia hordozható kézi készülékben is megjelent. A NASA és az Egyesült Államok magas szintű védelmi kutatási projekteket támogató hivatala, a DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) pénzügyi támogatásával a QDI olyan eszközt fejlesztett, amely a beteg testrészre helyezve, erős vörös fényével enyhíti az izom- és ízületi fájdalmat, az ízületi gyulladást, az izommerevséget vagy a görcsöt.
A WARP 10 jelű készülék fényteljesítménye 80-szorosa egy 250 wattos infralámpáénak. (WARP = Warfighter Accelerated Recovery by Photobiomodulation; fotobiomodulációs gyógyulásgyorsító harcosok számára.) A kisebb sérülést szenvedett katonák önmaguknak nyújthatnak vele elsősegélyt, de használhatja tengeralattjárók személyzete, valamint a különleges alakulatok (Special Forces) tagjai is. Megjelent, s megkapta az FDA engedélyét a WARP 10 polgári változata is. Az Egyesült Államokban évről évre több mint 100 ezren kerülnek kórházba a nem szteorid gyulladáscsökkentők (non-steroidal anti-inflammatory drug, NSAID) túladagolása következtében fellépő gyomorés bélrendszeri panaszok miatt, s 16 ezernél több ízületi gyulladásos beteg hal meg hasonló okból. A QDI-nél azt remélik: fényterápiájuk bevetésével csökkenthetők lesznek ezek a számok.
Kinek jut eszébe, amikor e-mailt küld vagy a weben kutat információ után, hogy a mindent behálózó internet a hatvanas évek amerikai katonai fejlesztéseiből nőtt ki? De nemcsak a számítógép és a világháló büszkélkedhet ilyen titkos ősökkel. Mindennapi technikai eszközeink nem kis hányada szuperhatalmi katonai vagy űrkutatási laboratóriumból származik. Nincs ez másként az orvostudományban sem – néhány mára polgárjogot nyert megoldás nem is olyan régen titkos projektként indult.
Vadászgépturbinából az erekbe
Nemrég kapta meg az Amerikai Élelmiszer- és Gyógyszerügyi Hivatal, az FDA forgalombahozatali, illetve alkalmazási engedélyét a CardioMEMS cég verőérbe ültethető, miniatűr vérnyomás- érzékelője, az EndoSure. Mint olvasóink sejthetik, ennek a bízvást forradalminak nevezhető terméknek is tábornokok, de legalábbis ezredesek a felmenői.
A parányi eszköz vezeték nélküli kommunikációs képességekkel felruházott mikro-elektromechanikai rendszer (microelectromechanical system, MEMS). Egy ilyen eszköz mérete mikronban mérhető; a benne működő villamos és mechanikai elemeket speciális, mikrogyártási eljárással építik fel.
Hogyan jutott a MEMS-technológia az egészségügybe? Egy furcsa párnak köszönhetően.
Jay Yadav, a Clevelandi Klinika- Alapítvány (Cleveland Clinic Foundation) kardiológusa olvasott a miniatűr eszközökről, s úgy érezte, azok ideálisan alkalmazhatók lennének az orvoslásban. Megkereste Mark Allen professzort, aki a Georgiai Műszaki Egyetemen (Georgia Institute of Technology) kutatócsoportot vezetett, s több cikket publikált ebben a témában. Allen addigra olyan MEMS érzékelőket fejlesztett ki, amelyek katonai repülőgépek sugárhajtóművének üzemi jellemzőit mérték. Kettőjük összefogásának eredménye a CardioMEMS EndoSure vérnyomás-érzékelő, amely négy országban folytatott száznál több sikeres klinikai kísérlet után zöld utat kapott az FDA-től.
Az eszközt hasüregi aortatágulat (aneurizma) esetén alkalmazzák. (Ez a kórkép a 13. leggyakoribb halálok az Egyesült Államokban.) A beteg állapotát stent beültetése után is folyamatosan ellenőrizni kell, nehogy a tágulat felszakadjon. Ezt eddig csak CTvel lehetett megtenni, ám az EndoSure most olcsóbb, egyszerűbb, gyorsabb s egyszersmind biztonságosabb megoldást kínál.
A stent mellé beültetve, az összességében gémkapocs méretű érzékelő folyamatosan figyeli a vérnyomást. A betegnek még a ruháját sem kell levennie a vizsgálathoz: az orvos egyszerűen végighúz egy antennát a teste előtt. A rádióhullámok aktiválják az EndoSure-t és a rendszer megjeleníti a vérnyomásadatokat.
Befektetők eddig összesen 32 millió dollárt pumpáltak a CardioMEMS- be, bízva a katonai technológia polgári üzleti sikerében. Februárban megkezdték annak az eszköznek a tesztelését embereken, amely szíven belüli, illetve tüdőaortabeli vérnyomást mér. Dolgoznak egy olyan terméken is, amely a magas vérnyomásban szenvedőnek otthon segítene a megfelelő gyógyszerszint beállításában.
Több (gép)szem többet lát
A híres Star Trek sorozatban Geordi La Forge, bár világtalanként járta a világot, a fejére erősített, látcsőszerű szer-kezet segítségével mégis látott. A Geordi nevet „dzsordi”-nak ejtik – éppúgy, mint a JORDY betűszót –, s alkotói nem tagadják, hogy a sci-fi filmbeli szereplő ihlette névválasztásukat.
Hogy mi a JORDY? Joint Optical Reflective DisplaY, némileg szabad fordításban „kettős optikai tükröző megjelenítő”, azaz egy vaskos szemüvegre vagy kisméretű, fejen viselhető látcsőre emlékeztető eszköz, amely a csökkentlátóknak adja vissza a látás élményét.
A JORDY ősét, egy speciális látáskiegészítő eszközt, a NASA Stennis Űrkutatási Központja, az amerikai veteránügyi minisztérium és a Johns Hopkins Egyetem dolgozta ki még a kilencvenes évek elején. A fejre erősíthető készülékbe két miniatűr kamerát szereltek. Az egyik nagyítás nélküli széles látószögű képet közvetített, míg a másik erős zoomként működött.
Azóta a miniatürizálási technológia, az elektronika sokat fejlődött, így egy magáncég, az Enhanced Vision komoly üzleti lehetőséget látott az eredeti ötletben. A továbbfejlesztésben a NASA Kennedy Űrközpontjának egyik – gyakorlatilag világtalan – mérnöke is részt vett. Így született meg a JORDY, amellyel 50-szeres nagyítás érhető el, s amelynek viselője a neki legmegfelelőbben szabályozhatja a kontrasztot, a fényerőt, s különböző megjelenítési módok között választhat.
Mindössze 6 dekagramm körüli tömegével hosszabb ideig sem kényelmetlen az együttélés. Közeli és távoli tárgyakra egyaránt be lehet állítani, gazdája tehát akár színházba vagy moziba is mehet vele. Tévét optikai képminőségromlás nélkül nézhet, s mivel elektronikus eszközről van szó, közvetlenül a képládára csatlakoztatható.
Nem csak különleges szemüvegként szolgálhat a JORDY. A termék dobozában állványt is találunk – arra helyezve nagy teljesítményű asztali nagyítóvá válik a készülék. Használója képernyőn, a neki megfelelő betűmérettel olvashat újságot, könyvet.
Gyógyító fény
Növénytermesztési kísérleteket nem csak a Földön végeznek. Az űrhajósok számára ugyanis jó lenne, ha a hosszú ideig „kint” tartózkodó utazók legalább táplálékuk egy részét maguk termelhetnék meg. Van más előnye is a növények behajózásának: fotoszintézisükkel oxigént állítanak elő, miközben széndioxidot fogyasztanak. A fotoszintézishez – és a növények növekedéséhez – azonban fény kell, lehetőleg erősebb, mint amit egy olvasólámpa szolgáltat.
A NASA wisconsini űrautomatizálási és -robotikai központja (Wisconsin Center of Space Automation and Robotics, WCSAR) szerződést kötött a Quantum Devices, Inc. (QDI) nevű vállalattal egy félvezető LED alapú, nagy intenzitású fényforrás kifejlesztésére. Sokak meglepetésére már a kezdeti kísérletekben bebizonyosodott, hogy nincs szükség fehér fényre, mivel a növények vörös fényben növekednek és fotoszintetizálnak a legjobban. A kutatók olyan rendkívül energiatakarékos, mégis nagy fényteljesítményű parányi LED-eket fejlesztettek ki, amelyek optimális hullámhosszúságú vörös fényt sugároztak. Az alumínium–vas alapú félvezetőkből felépített, kisméretű, hideg, ám a Napnál tízszer erősebben világító fényforrás 1995-ben debütált az amerikai űrsiklóprogramban, majd a Nemzetközi Űrállomáson.
Látván a kísérlet sikerét, a NASA azzal bízta meg a QDI-t: vizsgálják meg a polgári – orvosi – alkalmazás lehetőségét. Abból indultak ki, hogy a fénnyel energiát juttathatnak az emberi sejtekbe, s annak gyógyító, növekedésserkentő hatása lehet. Mindezt persze az űrben is szerették volna felhasználni a súlytalanság állapotában fellépő csont- és izomtömeg- veszteség ellensúlyozására, illetve arra, hogy meggyorsítsák a kisebb sérülések behegedését.
Külön fejezetet nyitott azonban a kutatásokban az a felfedezés, hogy bizonyos anyagok fénnyel aktiválva elpusztítják a rákos sejteket, míg az egészségeseket nem károsítják. A fotodinamikus terápiának (photodynamic therapy) elnevezett eljárás során intravénásan befecskendezik a rákellenes gyógyszert, amelyet a megfelelő helyre sebészeti úton beültetett parányi fényforrás aktivál. A terápiát gyerekeken és felnőtteken egyaránt sikerrel alkalmazták.
Emlékezetes annak a nőnek az esete, akinek éveken át kiújuló, s hagyományos módszerekkel hiába kezelt agytumorát megoperálták, majd a műtéti úton el nem távolítható rákos szövetbe fényforrást helyeztek. Ezután intravénásan Photofrin nevű gyógyszert kapott, amelyet a fény a helyszínen aktivált. A páciens komplikációk nélkül gyógyult.
A fényforrás-technológia hordozható kézi készülékben is megjelent. A NASA és az Egyesült Államok magas szintű védelmi kutatási projekteket támogató hivatala, a DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) pénzügyi támogatásával a QDI olyan eszközt fejlesztett, amely a beteg testrészre helyezve, erős vörös fényével enyhíti az izom- és ízületi fájdalmat, az ízületi gyulladást, az izommerevséget vagy a görcsöt.
A WARP 10 jelű készülék fényteljesítménye 80-szorosa egy 250 wattos infralámpáénak. (WARP = Warfighter Accelerated Recovery by Photobiomodulation; fotobiomodulációs gyógyulásgyorsító harcosok számára.) A kisebb sérülést szenvedett katonák önmaguknak nyújthatnak vele elsősegélyt, de használhatja tengeralattjárók személyzete, valamint a különleges alakulatok (Special Forces) tagjai is. Megjelent, s megkapta az FDA engedélyét a WARP 10 polgári változata is. Az Egyesült Államokban évről évre több mint 100 ezren kerülnek kórházba a nem szteorid gyulladáscsökkentők (non-steroidal anti-inflammatory drug, NSAID) túladagolása következtében fellépő gyomorés bélrendszeri panaszok miatt, s 16 ezernél több ízületi gyulladásos beteg hal meg hasonló okból. A QDI-nél azt remélik: fényterápiájuk bevetésével csökkenthetők lesznek ezek a számok.
A teljes cikket csak regisztrált felhasználóink olvashatják. Kérjük jelentkezzen be az oldalra vagy regisztráljon!
