生物学与生物医学工程

项目总结

在大约250人中,每年有000例乳腺癌新病例被诊断出来, 估计80%的人会有HSF1转录因子水平升高. HSF1是维持细胞蛋白折叠功能的热休克反应的主要调节因子. 我们进行了基于细胞的筛选，并确定了HSF1表达的两种小分子抑制剂. 在这里, 我们利用rna测序技术在全基因组水平上表征人类细胞对小分子的反应.

项目目标

我们发现了2个HSF1表达的小分子抑制剂. 目标是确定它们的作用机制，以便进一步开发小分子的效力并最大限度地减少潜在的副作用.

分析

我们确定了两种化合物抑制HSF1表达的转录组反应. 这两种化合物在基因表达中表现出截然不同的反应, 说明它们的作用机制可能是独一无二的. 进一步的分析揭示了涉及代谢/应激的抑制通路和涉及凋亡和多巴胺能通路的激活模式. 我们预测，这些化合物通过不同的作用机制引起类似的细胞反应. 这些化合物也显示出与D2R拮抗剂的相似性. 有趣的是, D2R被认为在癌症增殖中起作用, 一些D2R拮抗剂正在考虑用于抗癌药物

未来的工作

未来的工作将探索HSF1、D2R和癌症之间的联系. 长期目标是解释这些化合物如何影响HSF1以提高效力, 探索副作用, 完成临床前研究.

项目总结

大约六分之一的成年人一生中会经历不孕症, 25%已确定的女性不孕原因归因于排卵障碍. 利用钙反应，这是精子与卵子融合的标志, 我们通过CRISPR基因编辑调整了基因编码的钙指示剂jGCaMP7s，以帮助我们使用荧光技术可视化秀丽隐杆线虫的排卵和受精. 这个工具使我们能够从基因上检查特定因素的作用，以及这两个事件发生的时间是如何相关的.

分析

最初, 我们研究了IP3通路中信号调节因子的敲低，以确定受精引发的钙波是否会受到影响. 我们得出结论，IP3信号的调节因子不影响钙波的动力学, 还有30多岁, 但偶然发现排卵反而受到了影响.

未来的工作

未来的工作将旨在确定所见的异常排卵表型是由于生殖细胞或体细胞的相互作用. 这将在蠕虫菌株的帮助下完成. 该项目的长期目标是确定调节内部受精和排卵事件的细胞间通讯途径.

项目总结

热休克反应(HSR)是一种普遍保守的维持细胞蛋白折叠稳态的途径, 或proteostasis.  Tau蛋白的错误折叠和聚集在阿尔茨海默病的病理中起着关键作用, HSR激活可改善Tau毒性.  我们已经用遗传方法确定了调节高铁的新基因.  在这些基因中有pyp1, 它被注释为无机焦磷酸酶和NuRF染色质重塑复合体的一个组成部分.  我们已经为pyp1生成了特异性的RNAi敲低构建体，并测试了这些亚型对HSR调控和Tau毒性的影响.

分析

我们构建了pyp1及其亚型的RNAi敲低构建体来研究其对HSR tau毒性的影响, 温度胁迫后的产蛋恢复.

未来的工作

使用同种异构体过表达验证这些建议的途径. 使用RNA-seq研究每个亚型的其他途径/表型. 

项目总结

NMES痉挛支架提供了一种非侵入性的方法来治疗手和手腕的痉挛姿势，并通过动态支架和电刺激改善患者的活动能力. 最近的研究表明，当动态支具与目标神经肌肉电刺激相结合时，患者的活动能力得到了更大的改善[NMES]. NMES是一种对肌肉群进行电刺激以引起收缩反应的方法. 动态支撑不仅为损伤提供结构支撑，而且为最佳恢复应用必要的矫正力. 尽管它的功效增强了, 目前市场上还没有任何产品能将动态支架和电刺激装置结合在一起, 家庭治疗产品. 我们提出了一种上肢动态支架，在一个安全的电刺激, 简单的方法，将很容易为患者使用，每天在自己的家中舒适.

项目目标

NMES痉挛支架旨在通过更加以患者为中心的设计来解决当前痉挛治疗选择的挑战, 这提高了使用的舒适性和便利性，比目前的商业治疗成本更低.

制造设计方法

该支架是为手和手腕设计的，并使用热固性塑料来模制完整的支架的手组件和前臂组件. 支撑杆和角度铰链是3D打印的. 然后把所有部件组装在一起, 将支撑杆拧入热固性塑料件中，并在支撑部件上添加魔术贴绑带. 热固性模具覆盖了毛毡和透气网织物，更舒适. NMES电路使用ICL7555定时器芯片构建，该芯片提供脉冲输出和定制的变压器，以使电流输出在安全但合理的范围内供受试者使用. 电路中集成了Arduino Uno，用于在建议的30分钟安全时间范围内编程自动关闭.

规范

支撑被设计成可以锁定在0到360度之间, 允许根据病人的需要进行调整. NMES电路输出的脉冲频率为160赫兹, 最大电流50毫安, 50%占空比, 刺激30分钟后自动关闭.

分析

从受试者使用大括号记录的数据中, 数据显示，受试者单手取下支架的时间比戴上支架的时间要短. 如果患者是痉挛患者，支架舒适度与患者继续治疗方法的可能性之间也没有结论性的相关性. 然而, 受试者确实指出，他们坚持使用设备的可能性更多地是基于他们的个人动机，而不是设备的设计或可能的有效性. NMES痉挛支架也比大多数市售治疗方案便宜.

未来的工作

为这个项目的未来工作, 在使用支撑时，可以通过将角度铰链设计改为金属来改善支撑的稳定性和耐用性. 另外, 可以在热固性塑料模具中添加矫形毡，以增加患者佩戴设备时的舒适度. 通过将电路元件打印到PCB板上，可以缩小NMES刺激单元的尺寸. 以下设备的改进, 可以咨询物理治疗师关于设计和评估患者使用设备的可能性的反馈. 根据反馈对设计进行改进, 将进行患者试验，以验证联合支具和NMES改善痉挛患者的活动范围和肌肉力量的结果.

制造设计方法

该支架是为手和手腕设计的，并使用热固性塑料来模制完整的支架的手组件和前臂组件. 支撑杆和角度铰链是3D打印的. 然后把所有部件组装在一起, 将支撑杆拧入热固性塑料件中，并在支撑部件上添加魔术贴绑带. 热固性模具覆盖了毛毡和透气网织物，更舒适. NMES电路使用ICL7555定时器芯片构建，该芯片提供脉冲输出和定制的变压器，以使电流输出在安全但合理的范围内供受试者使用. 电路中集成了Arduino Uno，用于在建议的30分钟安全时间范围内编程自动关闭.

项目总结

弱视，通常被称为弱视，影响了大约4%的美国人.S. 人口，大约有1000万人. 这种情况可能在一个人的一生中发展，也可能从出生开始就存在, 尤其是早产. 弱视的特点是眼睛肌肉张力不平衡, 导致双眼错位和不协调. 传统的治疗方法包括斜视手术, 通过调节眼部肌肉的张力来纠正这种错位. 而斜视手术主要针对的是错位的眼睛, 实现双眼之间的对称对齐和协调是最终目标. 然而, 调整错位的眼部肌肉有时会无意中影响到未受影响的眼睛. 这种相互作用可能导致并发症，包括双眼视力受损. 为了应对这些挑战, 我们的团队开发了一种力传感器, StrabiSense, 专为斜视手术设计. 这种创新的设备将为外科医生提供实时的, 在手术过程中眼外肌施加的力的可量化数据.

项目目标

我们的项目旨在通过将一种名为StrabiSense的力传感器集成到标准手术方案中，从而显著推进斜视手术领域. 主要目的是为外科医生提供定量数据，以提高外科手术的准确性和有效性. StrabiSense旨在测量斜视手术期间施加在眼外肌上的力，并提供肌肉张力和变形的定量评估, 使外科医生在眼部肌肉调整过程中做出更明智的决定.

制造设计方法

我们的团队重新设计了传统斜视手术钩, 介绍紧凑型汽车, precision-enhanced设备. 这种先进的工具具有一个由钻螺头固定的短钩，在操作过程中具有最佳的稳定性. 最先进的应变计集成在钩机构下是我们设计的核心. 这个量具精确地测量施加在眼肌上的力, 将机械变形转化为可靠的数据. 当钩子与肌肉接触时，设备会计算所施加的力. 该信息显示在LED屏幕上, 指导外科医生收紧或放松肌肉以获得最佳手术效果. 我们的设备代表了手术精确度的飞跃, 提供实时反馈，提高患者安全和手术效率. 我们的设备嵌入了Arduino Nano 33 BLE Sense, 具有无线连接功能的模块. 这支持与外部设备的集成, 包括电脑和, 不久, 专门的智能手机应用程序. 我们的设备通过这种无线功能促进实时数据传输, 确保关键的手术信息总是在外科医生的指尖.

规范

我们的手术工具包括一个改良的斜视手术钩连接到一个钻头螺钉头钻头. 该组件经过精确设计，可以与我们的力传感器动态交互, 方便术中眼外肌施加的准确力数据. 力数据采集后立即传输到Arduino Nano Sense BLE 33微控制器. 数据分析的结果通过液晶屏显示, 它通过颜色编码系统来显示力量等级. 滑动开关被纳入到电源控制的设计中, 允许外科医生根据需要打开或关闭设备. 该设备在其底座上包括一个充电端口，以增强手术环境中的便利性和可用性.

分析

我们的新型斜视力传感器为斜视手术提供了一种突破性的方法. StrabiSense将通过重新定义手术环境来简化和标准化斜视手术, 确保准确性和一致的结果. 该设备价格合理，且不影响质量或功能. 我们的设备很方便, 具有无线功能, 而且是便携式的，因为它不需要恒定的电源插座, 提高易用性. 我们的传感器消除了斜视手术训练的猜测, 提供可靠的教育和技能发展工具. 我们的工具将允许斜视外科医生提高手术精度和标准化的程序.

未来的工作

未来的改进将强调改进产品的设计，以确保它更加流线型和视觉吸引力. 重点将是优化设备，使其易于操作，同时整合人体工程学原理，以提高用户舒适度和操作效率. 计划开发一个专门为外科医生互动设计的应用程序. 这种先进的工具将促进实时数据交换和决策支持, 提高外科手术的精确性和有效性. 认识到在医疗环境中消毒的首要重要性, 我们未来的模型将采用最先进的高压灭菌功能. 使设备更小，以满足不同的医疗场景. 这一发展将进一步提高医疗专业人员处理的便利性. 它还将扩大该设备在更广泛的手术环境和患者解剖结构中的适用性.

制造设计方法

我们的团队重新设计了传统斜视手术钩, 介绍紧凑型汽车, precision-enhanced设备. 这种先进的工具具有一个由钻螺头固定的短钩，在操作过程中具有最佳的稳定性. 最先进的应变计集成在钩机构下是我们设计的核心. 这个量具精确地测量施加在眼肌上的力, 将机械变形转化为可靠的数据. 当钩子与肌肉接触时，设备会计算所施加的力. 该信息显示在LED屏幕上, 指导外科医生收紧或放松肌肉以获得最佳手术效果. 我们的设备代表了手术精确度的飞跃, 提供实时反馈，提高患者安全和手术效率. 我们的设备嵌入了Arduino Nano 33 BLE Sense, 具有无线连接功能的模块. 这支持与外部设备的集成, 包括电脑和, 不久, 专门的智能手机应用程序. 我们的设备通过这种无线功能促进实时数据传输, 确保关键的手术信息总是在外科医生的指尖.

项目总结

舞蹈舞蹈康复项目介绍了一种开创性的方法，以神经肌肉康复运动员, 主要致力于脑震荡的康复. 通过开发一种创新的脑震荡评估工具，在跳跃等动态活动中集成交互式视觉线索和精确的神经肌肉测量, 该项目旨在解决当前脑震荡护理方案中的关键空白. 该装置本身是一个复杂的系统，由四个力板组成，其结构受到《澳门赌场真人平台登录》的启发, 并配有LED灯作为视觉提示刺激. 每个受力板由一层透明的丙烯酸树脂组成, 然后在每个角落用一层夹板装上测压元件. 这些测压元件, 通过惠斯通电桥连接到Arduino Uno中央控制单元, 准确测量跳跃活动中产生的力和时间, 从中可以推导出响应时间. 该项目具有重要意义，因为它不仅增强了对脑震荡后神经肌肉动力学的理解，而且为临床医生提供了一个复杂的平台来衡量运动员是否准备好重返赛场. 利用先进的技术和科学探究, 该项目旨在开创个性化康复策略的新时代，以满足运动员的个人需求, 最终有助于提高运动员在体育相关活动中的安全和福祉.

项目目标

舞蹈康复项目旨在开发一种尖端的脑震荡评估工具，该工具集成了动态活动期间的交互式视觉线索和精确的神经肌肉测量, 主要专注于跳跃. 该系统旨在准确评估响应时间和力产生特性, 为临床医生提供一个用户友好的平台来衡量运动员脑震荡后是否准备好重返赛场.

制造设计方法

该装置由四个以“T”形排列的力板组成. 每个板块都有一个透明的丙烯酸顶层. 在丙烯酸层下面是一个3 / 4英寸的胶合板底座，上面有一个激光切割的正方形，用来放置LED灯，作为刺激线索. 负载细胞, 用作换能器, 在胶合板底座的每个角上都有位置来测量力吗. 这些测压元件连接到Arduino Uno, 中央控制单元, 通过配备24位模数转换器的Hx-711放大器进行精确数据采集. Arduino通过LED灯启动刺激，并每250毫秒从称重传感器收集力数据. 然后将收集到的数据传输到MATLAB中进行分析, 在哪里生成力与时间的关系图来推断每个动作的峰值力和响应时间.

分析

Dance Dance康复设备收集的数据经过彻底的分析，以获得脑震荡恢复期间运动员神经肌肉功能的关键见解. 利用MATLAB, 生成负载-时间图，以确定每个运动的峰值力和反应时间. 然后，这些指标在10个动作的完整测试序列中平均，以进行全面评估, 但每个动作也都要单独分析. 每次测试都拍摄了慢动作视频, 并由此推断出响应时间，并将其与舞蹈康复设备的响应时间进行比较，以进行数据验证.

未来的工作

未来的努力可能会集中在改进设备的硬件和软件组件，以优化数据收集的效率和准确性. 另外, 将该设备的功能扩展到包括更广泛的神经肌肉评估和康复练习，可以增强其在临床和运动环境中的实用性. 合作研究还可以探索整合机器学习算法来分析数据模式并提供个性化的康复建议. 不断地, 研究该设备在改善运动员恢复结果方面的长期有效性，可以为其临床影响提供有价值的见解.

制造设计方法

该装置由四个以“T”形排列的力板组成. 每个板块都有一个透明的丙烯酸顶层. 在丙烯酸层下面是一个3 / 4英寸的胶合板底座，上面有一个激光切割的正方形，用来放置LED灯，作为刺激线索. 负载细胞, 用作换能器, 在胶合板底座的每个角上都有位置来测量力吗. 这些测压元件连接到Arduino Uno, 中央控制单元, 通过配备24位模数转换器的Hx-711放大器进行精确数据采集. Arduino通过LED灯启动刺激，并每250毫秒从称重传感器收集力数据. 然后将收集到的数据传输到MATLAB中进行分析, 在哪里生成力与时间的关系图来推断每个动作的峰值力和响应时间.

项目总结

医院和临床环境中90%的患者需要静脉(IV)插管来给药或采集血液样本. 然而, 静脉注射的效果可能会受到各种物理属性的阻碍, 如静脉直径小, 深静脉定位, 饮食因素, 病史, 静脉疾病, 还有皮肤色素沉着, 这反过来又使静脉检测具有挑战性. Many devices were designed with this in mind to counteract these challenges; however, 它们不允许静脉定位和深度, 这通常会导致医生看不见静脉，不知道它们有多深. 考虑到这些挑战, 3 d SpectraTech提出了一种基于光谱的静脉检测系统，利用近红外(NIR)光谱和LED传感器技术, 旨在通过图像处理精确成像和定位手臂内的静脉，并确定相应的深度, 然后将图像投射回手臂上, 使医疗保健专业人员能够准确识别静脉, 减轻静脉定位的不确定性. 3 d SpectraTech通过提供检测静脉深度的能力，在这些挑战中脱颖而出, 将其与当前市场产品和可负担性区分开来, 因为目前商用的利用近红外技术的探测仪相当昂贵, 从大约4500美元的便携版本到27美元不等,非便携式设备，000美元, 使许多人无法接触它们. 该装置的设计分为硬件系统和软件系统两部分. 硬件方面包括一个外部3d打印外壳，外壳上有一个被LED传感器包围的摄像头. led有450nm、585nm和850nm三种不同的波长，排列在两层. 硬件系统捕获静脉图像, 然后在软件组件中进行图像处理. 图像处理包括增强图像清晰度, 一旦这个完成了, 静脉分割完成, 它利用Python软件编程来隔离静脉以检索静脉深度和厚度值. 分割后的图像被投影回手臂上, 在哪里，医生现在可以使用已知的静脉深度值和图像投影来进行静脉注射或准确地采集血液样本.

未来的工作

在这个项目的未来迭代中, 可以进行一些增强和开发，以进一步提高静脉检测系统的功能和可用性. 首先, 将努力使设备小型化并优化其移动性设计, 方便运输和在各种医疗环境中使用, 包括偏远或紧急情况. 另外, 最小化相机与目标区域之间所需的距离将提高系统的效率和整体用户体验. 最后, 该界面将通过实现机器学习和整体自动化设计，提供反馈并适应不同肤色的不同个体. 这些未来的努力将提升静脉检测系统，并最终推进其在临床实践和患者护理中的应用.