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勒梅爾森-麻省理工學院專案於週三表彰了四位學生髮明家，他們準備在疾病診斷、藥物開發、輪椅等輔助裝置以及爆炸物安全篩查領域產生深遠的影響。來自加州理工學院；哈佛大學和麻省理工學院；倫斯勒理工學院 (R.P.I.)；以及伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校 (U.I.U.C.)——每位獲獎者都將獲得 30,000 美元的獎金，以幫助將其新興技術推向市場。
今年，勒梅爾森-麻省理工學院向一群年輕的企業家致敬，其中包括加州理工學院的 鄭國安、哈佛-麻省理工學院的 陳愛麗絲、倫斯勒理工學院的 本傑明·克拉夫 和伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校的 斯科特·戴格爾。
疾病診斷
鄭國安是加州理工學院帕薩迪納分校電氣工程專業的四年級博士研究生，他正在開發一種低成本、行動式成像裝置和軟體，可以將電腦或智慧手機廉價地變成高解析度數字顯微鏡。這種使用計算機增強低解析度影像質量的技術，對於《犯罪現場調查》（CSI）和其他電視警察程式片的粉絲來說並不陌生，在這些節目中，執法實驗室技術人員經常透過放大從模糊的監控錄影中提取的數字影像的某些小細節來破案。“他們使用的技巧與我使用的技巧相同，即使用超解析度技術將一系列低解析度影像轉換為一張高解析度影像，”這位 26 歲的廣州人說道。
鄭國安改進了超解析度影像處理技術，創造了一種片上顯微鏡——亞畫素解析度光流控顯微鏡 (SROFM)——它由一個互補金氧半導體 (CMOS) 感測器組成，該感測器透過 USB 埠連線到一臺載入了影像增強軟體的計算機。他的主要目標是為發展中國家的醫生提供一種以大約每份血樣 50 美分的成本為居民進行瘧疾掃描的方法。SROFM 裝置將使用微流控通道（微米尺寸的模製管道和互連）將血樣直接輸送到 CMOS 感測器上，CMOS 感測器將捕獲一系列低解析度影像，供移動計算機使用，並將其重建為一張高解析度影像。
上個月，鄭國安收到了來自 高通 的研究資助，用於開發 SROFM 智慧手機應用程式，這將使他的片上顯微鏡更加便攜。他希望在今年夏天準備好該應用程式——這將使片上顯微鏡能夠插入 iPhone 或執行谷歌 Android 移動作業系統的手機等裝置——並儘快開始對該技術進行現場測試。
鄭國安希望在今年年底或 2012 年初完成學業，屆時他希望專注於他與導師 楊長輝（加州理工學院電氣工程和生物工程教授）共同創立的初創公司。
更快、更便宜、更安全的藥物開發
陳愛麗絲是一位生物醫學工程師，也是哈佛-麻省理工學院健康科學與技術部以及哈佛大學工程與應用科學學院的研究生，她因開發了一種將人類細胞植入實驗鼠體內以更好地測試新候選藥物療效的新方法而受到表彰。這項成果可以縮短新藥開發過程的時間和金錢，新藥開發過程可能需要十年時間並花費數千萬美元。
藥物開發人員通常依賴體外細胞微晶片來測試有希望的新化合物。這些晶片對於消除許多早期的有問題的混合物非常重要，但仍然需要動物試驗來觀察藥物如何在體內的多個器官（尤其是肝臟和腸道）中分解，以及分解後的代謝物如何迴圈到其他器官，這位 29 歲的聖何塞（加利福尼亞州）人說道。
陳愛麗絲髮現了一種“人源化”小鼠的方法，透過組織工程技術構建類似人類的肝臟，從而更好地確定真正的人類肝臟如何代謝特定的化合物並對傳染病做出反應。動物和人類肝臟活動之間的差異通常會導致藥物化合物的臨床前動物試驗中低估人類毒性。“目前，我們有這樣一條完整的藥物開發管道，動物毒理學模型是其中非常重要的一部分，”她說。“但它們遺漏了很多藥物危險和藥物代謝物，而這些危險和代謝物隨後會在臨床試驗中顯現出來，並可能導致毒性和不良反應，在最壞的情況下，甚至會導致死亡。”
陳愛麗絲的生物工程肝臟實際上並不像人類肝臟。它類似於一個軟性隱形眼鏡，由生物材料基質組成，該基質以與果凍包裹水果非常相似的方式包裹人類細胞，她說。“它經過調整，可以連線到小鼠的迴圈系統，但對藥物的反應方式與人類相似，”她補充道。
當陳愛麗絲在本月底結束學業時，她計劃全身心地投入到 Sienna Labs，這是一家她與麻省理工學院校友託德·哈里斯共同創立的初創公司。雖然 Sienna 並不專注於人源化小鼠，但它遵循了她職業目標的相似脈絡，即開發能夠改善現有醫療技術的技術。Sienna 旨在增強皮膚病微創手術的醫用色素預計將於今年進入臨床試驗，她說。
太赫茲波測試
克拉夫是倫斯勒理工學院電氣、計算機和系統工程專業的博士生，他希望在一年內完成博士學位，他展示了一種經濟高效的技術，可以使用聲波將太赫茲光譜的有效距離從不到一米提高到幾米。
將 太赫茲波 穿過物體可以呈現其化學成分的光譜指紋。由於這種頻率（存在於電磁頻譜中紅外波段和微波波段之間）能夠穿透許多光學不透明的障礙物，因此更遠距離有效的太赫茲波具有探測隱藏的爆炸物、化學品和其他危險材料的潛力，同時允許安保人員保持距離。太赫茲輻射的能量也很低，因此如果用於掃描人體，其危害性低於 X 射線或微波。
不幸的是，太赫茲波在空氣中的傳播效果不佳，限制了它們的實際應用。“即使在幾英尺之後，由於空氣中水蒸氣的吸收，您也會損失相當多的能量，”這位 26 歲的新墨西哥州阿爾伯克基人克拉夫說道。因此，即使一些機場已經依賴於某種型別的太赫茲安檢掃描器，它們通常也使用單太赫茲頻率的低頻連續波能量，這使它們能夠建立手提箱和口袋中攜帶物品的影像，但不能建立指示這些物品成分的光譜特徵。
克拉夫認為他的聲波工作具有商業和軍事應用前景。他對在 桑迪亞國家實驗室 從事博士後研究很感興趣，他的父親在那裡擔任化學家多年，克拉夫也在那裡實習過幾次。“我真的很喜歡那裡的環境，而且我知道他們非常注重安全，所以我可以想象將這項技術帶到那裡並希望進一步開發它，”他說。
在齒輪方面
戴格爾是伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校機械科學與工程專業的二年級研究生，他計劃於 8 月畢業。在過去的幾年裡，他的使命是讓依賴手動輪椅出行的人們生活得更輕鬆。為此，他於 2010 年 5 月與瑪麗莎·西貝爾共同創立了 IntelliWheels公司，瑪麗莎·西貝爾是伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校社群健康和殘疾研究專業的博士候選人，也是伊利諾伊輪椅田徑隊的運動教練。該公司的使命是開發和商業化一種可以安裝在手動輪椅上的自動換擋裝置，以減少操作輪椅所需的力氣。“汽車有換擋裝置，腳踏車也有，但出於某種原因，輪椅現在還沒有，”戴格爾說。
IntelliWheels 裝置可以感知輪椅的移動速度、是否在坡道上或下坡，以及輪椅使用者推動輪椅的力度。它使用這些資訊來選擇最佳檔位，並在每次推動之間換入該檔位。戴格爾說，他在設計 IntelliWheels 裝置時注意不要給輪椅增加太多重量。“超輕型輪椅的重量約為 10 磅 [4.5 公斤]，”他說。“我們的系統會給輪椅增加約 10 磅的重量，但當新增齒輪時，您最終會獲得 95% 的機械效率。”該裝置具有使用者介面，可以顯示輪椅所在的檔位，並提供手動超控按鈕，以便使用者想要換到不同的檔位。
戴格爾有一個可用的裝置原型，並且已經獲得批准讓輪椅使用者開始測試它。“我們基本上要花大約一個月的時間，讓大約 20 名輪椅使用者在日常環境中測試輪椅，並獲得他們對設計的反饋，”他說。“在那之後，我們計劃進行壽命週期測試，我們將使用計算機控制的系統對其進行模擬三年的壽命測試。這應該可以消除所有的機械故障。”
這位 24 歲的伊利諾伊州韋斯特蒙特人計劃在畢業後儘可能多地投入時間來將 IntelliWheels 發展成為一家公司。為了支援旗艦換擋裝置，戴格爾還在開發腳輪滑雪板，它可以夾在手動輪椅的輪子上，幫助輪椅在雪地中更輕鬆地移動。另一個想法是為冬季月份製作卡扣式防滑鏈。“我們正在努力開發這些產品，並希望在未來幾個月內在我們的網站上出售，”他說。
觀看勒梅爾森-麻省理工學院獲獎技術的幻燈片.