Transfer of Medical Sensor Technologies to Environmental Monitoring, Solomons, Maryland, April 6-8, 2005: workshop proceedings

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Designing for validation of medical devices and equipment

Validation is important in the design, development and production of medical devices since effective and appropriate validation plays a vital role in defining the success of a product in both technical and economic terms. Regulations and quality standards lay out the requirements for product validation, but it is left to each individual manufacturer to establish and maintain their own validation procedures. More recently, there has also been a change of emphasis in the regulations and standards that encourage the integration of validation into the development process. However, this poses particular challenges to the manufacturer since there is a distinct lack of guidance to assist this integration. This workbook provides the first real guidance on good design practices for medical device development. It has been developed through extensive consultation with device manufacturers and analysis of regulatory requirements. The approach is intended to assist manufacturers in meeting the new regulations.

Label-free detection of single biological molecules using microtoroid optical resonators

Being able to detect a single molecule without the use of labels has been a long standing goal of bioengineers and physicists. This would simplify applications ranging from single molecular binding studies to those involving public health and security, improved drug screening, medical diagnostics, and genome sequencing. One promising technique that has the potential to detect single molecules is the microtoroid optical resonator. The main obstacle to detecting single molecules, however, is decreasing the noise level of the measurements such that a single molecule can be distinguished from background. We have used laser frequency locking in combination with balanced detection and data processing techniques to reduce the noise level of these devices and report the detection of a wide range of nanoscale objects ranging from nanoparticles with radii from 100 to 2.5 nm, to exosomes, ribosomes, and single protein molecules (mouse immunoglobulin G and human interleukin-2). We further extend the exosome results towards creating a non-invasive tumor biopsy assay. Our results, covering several orders of magnitude of particle radius (100 nm to 2 nm), agree with the `reactive' model prediction for the frequency shift of the resonator upon particle binding. In addition, we demonstrate that molecular weight may be estimated from the frequency shift through a simple formula, thus providing a basis for an ``optical mass spectrometer'' in solution. We anticipate that our results will enable many applications, including more sensitive medical diagnostics and fundamental studies of single receptor-ligand and protein-protein interactions in real time. The thesis summarizes what we have achieved thus far and shows that the goal of detecting a single molecule without the use of labels can now be realized.

A regulação política da sexualidade no âmbito da família por saberes e instituições médicas brasileiras : 1838-1940

Esta tese tem como objeto a regulação política da sexualidade no âmbito da família por saberes e instituições médicas brasileiras (1838-1940). Orienta-se pelo interesse em analisar continuidades e descontinuidades na construção de objetos, estratégias e táticas políticas direcionados para a regulação higiênica e eugênica do casamento e da sexualidade infantil. De inspiração foucaultiana, inscreve-se no campo da história dos saberes e está subsidiada por um conjunto heterogêneo de documentos (teses, artigos de periódicos, livros, anais etc.) circunscritos, majoritariamente, ao campo da medicina. Analisa a constituição de uma defesa higiênica dos casamentos no pensamento médico novecentista, voltada para remanejamentos das figuras de esposa e marido na nova configuração de família que começava a se esboçar no Brasil, contrastando-a com a regulação católica da moral sexual colonial. Em seguida, descreve a visibilidade higiênica que a medicina dará a infância no século XIX, problematizando especificamente o interesse pelo tema da masturbação, que articula simultaneamente a família, centrada na figura da mãe, e a escola na convocação de zelar pela criança. Partindo das contradições sociais que se apresentaram na construção do projeto liberal nacional a partir da década de 1870, discute a apropriação do discurso da degenerescência pelo saber médico-psiquiátrico brasileiro, que propiciou uma leitura da brasilidade marcada pelo excesso sexual e pela condição degenerada da miscigenação, a fim de pensar as condições de possibilidade para a emergência do projeto de eugenia matrimonial institucionalizado nas primeiras décadas do século XX e toma como táticas a campanha pela compulsoriedade do exame pré-nupcial, o combate aos casamentos consanguíneos, o controle do contágio venéreo e o aconselhamento sexual dos casais. Analisa a campanha de educação sexual, cuja pretensão de instituir uma sciencia sexual no Brasil, de legitimidade controversa, tinha como horizonte viabilizar uma profilaxia sexual que mitigasse a produção da criminalidade, das perversões sexuais e das doenças nervosas, bem como os desajustes familiares, a partir da fabricação de um novo objeto, qual seja, a sexualidade infantil, no qual incidirá uma nova pedagogia. Nesse particular, aponta particularidades discursivas da difusão das idéias freudianas entre higienistas brasileiros. Finalmente, sinaliza a constituição da higiene mental da criança como um novo domínio para a psiquiatria brasileira, que tomou a intensa circulação afetiva intrafamiliar como ponto de ancoragem para um projeto de normalização social, ainda centrado na eugenia, mas já atravessado por uma psicologia da adaptação.

Impacto da campanha de vacinação para influenza em uma empresa

A influenza é uma das doenças respiratórias agudas mais prevalentes e importante causa de absenteísmo e presenteísmo. Entretanto, a eficácia vacinal para influenza pode alcançar 80% quando há elevada correspondência entre cepas vacinais e circulantes. Por este motivo, a empresa há anos promove campanha de vacinação, contudo, sem estimar sua efetividade (eficácia na redução da carga da doença) e o impacto econômico (produtividade) para o aprimoramento de sua política de saúde ocupacional. Considerou-se que a efetividade da campanha seria determinada pela eficácia vacinal previamente demonstrada em estudos randomizados, pelo grau de acurácia diagnóstica ou de triagem dos casos, pelo nível de adesão do profissional de saúde ao registro no prontuário e do paciente ao informar a ocorrência dos sintomas e pela cobertura vacinal alcançada. Com os objetivos de avaliar a efetividade e impacto econômico da campanha de vacinação para influenza, optou-se por um desenho estudo observacional de coorte histórico com características de estudo de intervenção baseado em dados históricos da campanha de 2008 e informações individuais sobre a frequência de sintomas respiratórios e absenteísmo, idade, gênero, função (administrativa e operacional) e renda, comorbidades relevantes e tabagismo, obtidas mediante revisão de prontuário dos 12 meses subsequentes, comparadas entre os grupos de vacinados e não-vacinados (qui-quadrado e test t) e analisadas por regressão logística, e estimada a fração prevenível (proporção de episódios potenciais de influenza evitados pela vacinação). Foram analisados os prontuários de 2.425 trabalhadores (1.651 não-vacinados e 754 vacinados) correspondendo à cobertura de 31,1%. A prevalência de influenza observada foi de 10,4% e a vacinação foi efetiva entre os trabalhadores (RR=0,51; IC95% 39-67), quando considerados os sintomas de alta probabilidade de influenza. A fração prevenível foi 0,09 (9 casos evitados a cada 100 trabalhadores vacinados). A campanha de vacinação foi mais efetiva e provocou maior impacto econômico entre os trabalhadores em regime operacional.

Wide Field-of-view Microscopes and Endoscopes for Time-lapse Imaging and High-throughput Screening

Wide field-of-view (FOV) microscopy is of high importance to biological research and clinical diagnosis where a high-throughput screening of samples is needed. This thesis presents the development of several novel wide FOV imaging technologies and demonstrates their capabilities in longitudinal imaging of living organisms, on the scale of viral plaques to live cells and tissues.

The ePetri Dish is a wide FOV on-chip bright-field microscope. Here we applied an ePetri platform for plaque analysis of murine norovirus 1 (MNV-1). The ePetri offers the ability to dynamically track plaques at the individual cell death event level over a wide FOV of 6 mm × 4 mm at 30 min intervals. A density-based clustering algorithm is used to analyze the spatial-temporal distribution of cell death events to identify plaques at their earliest stages. We also demonstrate the capabilities of the ePetri in viral titer count and dynamically monitoring plaque formation, growth, and the influence of antiviral drugs.

We developed another wide FOV imaging technique, the Talbot microscope, for the fluorescence imaging of live cells. The Talbot microscope takes advantage of the Talbot effect and can generate a focal spot array to scan the fluorescence samples directly on-chip. It has a resolution of 1.2 μm and a FOV of ~13 mm². We further upgraded the Talbot microscope for the long-term time-lapse fluorescence imaging of live cell cultures, and analyzed the cells’ dynamic response to an anticancer drug.

We present two wide FOV endoscopes for tissue imaging, named the AnCam and the PanCam. The AnCam is based on the contact image sensor (CIS) technology, and can scan the whole anal canal within 10 seconds with a resolution of 89 μm, a maximum FOV of 100 mm × 120 mm, and a depth-of-field (DOF) of 0.65 mm. We also demonstrate the performance of the AnCam in whole anal canal imaging in both animal models and real patients. In addition to this, the PanCam is based on a smartphone platform integrated with a panoramic annular lens (PAL), and can capture a FOV of 18 mm × 120 mm in a single shot with a resolution of 100─140 μm. In this work we demonstrate the PanCam’s performance in imaging a stained tissue sample.

Everybody Farts: Celebrating the Body and Refuting Medical Paternalism in Joyce's Ulysses

James Joyce’s Ulysses celebrates all facets of daily life in its refusal to censor raw human emotions and emissions. He adopts a critically medical perspective to portray this honest, unfiltered narrative. In doing so, he reveals the ineffectiveness of the physician-patient relationship due to doctors’ paternalistic attitudes that hinder nonjudgmental, open listening of this unfiltered narrative. His exploration of the doctor’s moral scrutiny, cultural prejudices, and authoritative estrangement from the patient underscore the importance in remembering that physicians and patients alike are ultimately just fellow human beings. Wryly, he drives this point to literal nausea, as his narrative proudly asserts the revulsive details of public health, digestion, and death. In his gritty ruminations on the human body’s material reality, Joyce mocks the physician’s highbrow paternalism by forcing him to identify with the farting, vomiting, decaying bodies around him. In celebrating the uncensored human narrative, Joyce challenges physician and patient alike to openly listen to the stories of others.

Análise de custo de um programa de prevenção de internação para idosos no ambiente da saúde suplementar

Esta tese realiza uma análise de custo de um programa de prevenção de internação hospitalar para idosos (acima de 65 anos), no ambiente da saúde suplementar. Trata-se um programa voltado para idosos considerados de risco, de acordo com um questionário que avalia a probabilidade de risco de internação hospitalar. Indivíduos de risco são convidados a participar do programa, quando se estabelecem dois grupos: um que aceita a intervenção do programa (Grupo Bem Viver) e outro que recusa (Grupo Recusa). A intervenção do programa está voltada para o acompanhamento domiciliar, com equipe multidisciplinar, que se efetiva de acordo com uma estratificação, segundo a avaliação da dependência funcional para os indivíduos. Essa estratificação funcional divide os idosos do programa em cinco grupos distintos, denominados grupos funcionais. Indivíduos que recusam a intervenção mantêm a assistência com cuidado usual. A análise de custo é uma avaliação econômica parcial que estabelece uma comparação da utilização de serviços de saúde entre os dois grupos de idosos: um sob intervenção, grupo Bem Viver, e outro em cuidado usual, grupo Recusa. Esta análise foi realizada para um período dividido em 12 meses antes do evento (intervenção ou recusa) e 12 meses após o evento. Levantou-se a utilização de serviços de saúde de acordo com os indicadores de consultas, exames, procedimentos ambulatoriais, internações e consultas hospitalares. O custo do programa foi incluído também na análise final. Comparações foram estabelecidas entre os grupos no padrão de utilização, considerando-se os períodos antes e depois do evento. Os grupos funcionais foram analisados dentro da perspectiva da utilização para os mesmos períodos. Os resultados demonstraram que o grupo com adesão tem um grande percentual de indivíduos com dependência funcional, sugerindo que existe uma seleção adversa na aceitação do programa, quando indivíduos de maior risco têm adesão. Para o grupo sob intervenção, ocorreu um aumento da utilização com os serviços de saúde no conjunto de consultas, exames e procedimentos ambulatoriais, havendo diminuição com o custo unitário das internações hospitalares e consultas hospitalares. O grupo que recusa tem discreto aumento para o conjunto de consultas, exames e procedimentos ambulatoriais e um grande percentual de aumento para as internações (+40.2%) e consultas hospitalares (34.3%). Este resultado para internações foi analisado também através da transformação logarítmica, com uso da função inversa para a base de cálculo. Nesta aplicação estatística foi confirmado esse resultado para o padrão de utilização de internações. Na análise final, que incluiu o custo do programa propriamente dito, foi apresentada uma hipótese de avaliação para o grupo Bem Viver, sem a intervenção do programa. Desta maneira, realizou-se uma projeção para a utilização do grupo Bem Viver, a partir dos percentuais atingidos pelo grupo Recusa.