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勒梅尔森-麻省理工学院项目于周三表彰了四位学生发明家，他们准备在疾病诊断、药物开发、轮椅等辅助设备以及爆炸物安全筛查领域产生深远的影响。来自加州理工学院；哈佛大学和麻省理工学院；伦斯勒理工学院 (R.P.I.)；以及伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校 (U.I.U.C.)——每位获奖者都将获得 30,000 美元的奖金，以帮助将其新兴技术推向市场。
今年，勒梅尔森-麻省理工学院向一群年轻的企业家致敬，其中包括加州理工学院的 郑国安、哈佛-麻省理工学院的 陈爱丽丝、伦斯勒理工学院的 本杰明·克拉夫 和伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的 斯科特·戴格尔。
疾病诊断
郑国安是加州理工学院帕萨迪纳分校电气工程专业的四年级博士研究生，他正在开发一种低成本、便携式成像设备和软件，可以将电脑或智能手机廉价地变成高分辨率数字显微镜。这种使用计算机增强低分辨率图像质量的技术，对于《犯罪现场调查》（CSI）和其他电视警察程序片的粉丝来说并不陌生，在这些节目中，执法实验室技术人员经常通过放大从模糊的监控录像中提取的数字图像的某些小细节来破案。“他们使用的技巧与我使用的技巧相同，即使用超分辨率技术将一系列低分辨率图像转换为一张高分辨率图像，”这位 26 岁的广州人说道。
郑国安改进了超分辨率图像处理技术，创造了一种片上显微镜——亚像素分辨率光流控显微镜 (SROFM)——它由一个互补金属氧化物半导体 (CMOS) 传感器组成，该传感器通过 USB 端口连接到一台加载了图像增强软件的计算机。他的主要目标是为发展中国家的医生提供一种以大约每份血样 50 美分的成本为居民进行疟疾扫描的方法。SROFM 设备将使用微流控通道（微米尺寸的模制管道和互连）将血样直接输送到 CMOS 传感器上，CMOS 传感器将捕获一系列低分辨率图像，供移动计算机使用，并将其重建为一张高分辨率图像。
上个月，郑国安收到了来自 高通 的研究资助，用于开发 SROFM 智能手机应用程序，这将使他的片上显微镜更加便携。他希望在今年夏天准备好该应用程序——这将使片上显微镜能够插入 iPhone 或运行谷歌 Android 移动操作系统的手机等设备——并尽快开始对该技术进行现场测试。
郑国安希望在今年年底或 2012 年初完成学业，届时他希望专注于他与导师 杨长辉（加州理工学院电气工程和生物工程教授）共同创立的初创公司。
更快、更便宜、更安全的药物开发
陈爱丽丝是一位生物医学工程师，也是哈佛-麻省理工学院健康科学与技术部以及哈佛大学工程与应用科学学院的研究生，她因开发了一种将人类细胞植入实验鼠体内以更好地测试新候选药物疗效的新方法而受到表彰。这项成果可以缩短新药开发过程的时间和金钱，新药开发过程可能需要十年时间并花费数千万美元。
药物开发人员通常依赖体外细胞微芯片来测试有希望的新化合物。这些芯片对于消除许多早期的有问题的混合物非常重要，但仍然需要动物试验来观察药物如何在体内的多个器官（尤其是肝脏和肠道）中分解，以及分解后的代谢物如何循环到其他器官，这位 29 岁的圣何塞（加利福尼亚州）人说道。
陈爱丽丝发现了一种“人源化”小鼠的方法，通过组织工程技术构建类似人类的肝脏，从而更好地确定真正的人类肝脏如何代谢特定的化合物并对传染病做出反应。动物和人类肝脏活动之间的差异通常会导致药物化合物的临床前动物试验中低估人类毒性。“目前，我们有这样一条完整的药物开发管道，动物毒理学模型是其中非常重要的一部分，”她说。“但它们遗漏了很多药物危险和药物代谢物，而这些危险和代谢物随后会在临床试验中显现出来，并可能导致毒性和不良反应，在最坏的情况下，甚至会导致死亡。”
陈爱丽丝的生物工程肝脏实际上并不像人类肝脏。它类似于一个软性隐形眼镜，由生物材料基质组成，该基质以与果冻包裹水果非常相似的方式包裹人类细胞，她说。“它经过调整，可以连接到小鼠的循环系统，但对药物的反应方式与人类相似，”她补充道。
当陈爱丽丝在本月底结束学业时，她计划全身心地投入到 Sienna Labs，这是一家她与麻省理工学院校友托德·哈里斯共同创立的初创公司。虽然 Sienna 并不专注于人源化小鼠，但它遵循了她职业目标的相似脉络，即开发能够改善现有医疗技术的技术。Sienna 旨在增强皮肤病微创手术的医用色素预计将于今年进入临床试验，她说。
太赫兹波测试
克拉夫是伦斯勒理工学院电气、计算机和系统工程专业的博士生，他希望在一年内完成博士学位，他展示了一种经济高效的技术，可以使用声波将太赫兹光谱的有效距离从不到一米提高到几米。
将 太赫兹波 穿过物体可以呈现其化学成分的光谱指纹。由于这种频率（存在于电磁频谱中红外波段和微波波段之间）能够穿透许多光学不透明的障碍物，因此更远距离有效的太赫兹波具有探测隐藏的爆炸物、化学品和其他危险材料的潜力，同时允许安保人员保持距离。太赫兹辐射的能量也很低，因此如果用于扫描人体，其危害性低于 X 射线或微波。
不幸的是，太赫兹波在空气中的传播效果不佳，限制了它们的实际应用。“即使在几英尺之后，由于空气中水蒸气的吸收，您也会损失相当多的能量，”这位 26 岁的新墨西哥州阿尔伯克基人克拉夫说道。因此，即使一些机场已经依赖于某种类型的太赫兹安检扫描仪，它们通常也使用单太赫兹频率的低频连续波能量，这使它们能够创建手提箱和口袋中携带物品的图像，但不能创建指示这些物品成分的光谱特征。
克拉夫认为他的声波工作具有商业和军事应用前景。他对在 桑迪亚国家实验室 从事博士后研究很感兴趣，他的父亲在那里担任化学家多年，克拉夫也在那里实习过几次。“我真的很喜欢那里的环境，而且我知道他们非常注重安全，所以我可以想象将这项技术带到那里并希望进一步开发它，”他说。
在齿轮方面
戴格尔是伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校机械科学与工程专业的二年级研究生，他计划于 8 月毕业。在过去的几年里，他的使命是让依赖手动轮椅出行的人们生活得更轻松。为此，他于 2010 年 5 月与玛丽莎·西贝尔共同创立了 IntelliWheels公司，玛丽莎·西贝尔是伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校社区健康和残疾研究专业的博士候选人，也是伊利诺伊轮椅田径队的运动教练。该公司的使命是开发和商业化一种可以安装在手动轮椅上的自动换挡装置，以减少操作轮椅所需的力气。“汽车有换挡装置，自行车也有，但出于某种原因，轮椅现在还没有，”戴格尔说。
IntelliWheels 设备可以感知轮椅的移动速度、是否在坡道上或下坡，以及轮椅使用者推动轮椅的力度。它使用这些信息来选择最佳档位，并在每次推动之间换入该档位。戴格尔说，他在设计 IntelliWheels 设备时注意不要给轮椅增加太多重量。“超轻型轮椅的重量约为 10 磅 [4.5 公斤]，”他说。“我们的系统会给轮椅增加约 10 磅的重量，但当添加齿轮时，您最终会获得 95% 的机械效率。”该设备具有用户界面，可以显示轮椅所在的档位，并提供手动超控按钮，以便用户想要换到不同的档位。
戴格尔有一个可用的设备原型，并且已经获得批准让轮椅使用者开始测试它。“我们基本上要花大约一个月的时间，让大约 20 名轮椅使用者在日常环境中测试轮椅，并获得他们对设计的反馈，”他说。“在那之后，我们计划进行寿命周期测试，我们将使用计算机控制的系统对其进行模拟三年的寿命测试。这应该可以消除所有的机械故障。”
这位 24 岁的伊利诺伊州韦斯特蒙特人计划在毕业后尽可能多地投入时间来将 IntelliWheels 发展成为一家公司。为了支持旗舰换挡装置，戴格尔还在开发脚轮滑雪板，它可以夹在手动轮椅的轮子上，帮助轮椅在雪地中更轻松地移动。另一个想法是为冬季月份制作卡扣式防滑链。“我们正在努力开发这些产品，并希望在未来几个月内在我们的网站上出售，”他说。
观看勒梅尔森-麻省理工学院获奖技术的幻灯片.