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Il ventilatore accessibile e di facile impiego di emergenza si è sviluppato per i pazienti COVID-19

Un gruppo degli ingegneri e dei medici all'università di California San Diego ha sviluppato un ventilatore a basso costo e di facile impiego di emergenza per i pazienti COVID-19 che è costruito intorno ad un sacco del ventilatore trovato solitamente in ambulanze.

Il gruppo ha sviluppato un sistema automatizzato intorno al sacco ed ha portato giù il costo di un ventilatore di emergenza ad appena $500 per unità--tramite il confronto, i ventilatori avanzati corrente hanno costato almeno $10.000. Le componenti dell'unità possono essere da costruzione rapido ed il ventilatore può essere montato in appena 15 minuti.

L'elettronica ed i sensori dell'unità contano su una catena di fornitura robusta dai campi relativi alla sanità che sono improbabili da essere influenzato dalle scarsità.

Il segno V del UCSD MADVent è egualmente la ventilazione controllata a pressione d'offerta della sola unità fornita degli allarmi che possono essere regolato per segnalare che la pressione è troppo bassa o troppo su.

Ciò è particolarmente importante perché l'eccessiva pressione può provocare ferite del polmone in pazienti COVID-19 che avvertono spesso le diminuzioni rapide nella capacità polmonare mentre la malattia progredisce.

La maggior parte dei ventilatori misurano il volume di aria che sta pompanda nei polmoni del paziente, che richiede i misuratori d'aria costosi.

Al contrario, il segno V del UCSD MADVent misura la pressione e gli usi che dati per dedurre e gestire il flusso d'aria ai polmoni. Ciò era chiave ad abbassare il prezzo dell'unità.

Il gruppo dai partner dell'industria e di Uc San Diego cercherà l'approvazione per l'unità da Food and Drug Administration. Dettagliano il loro lavoro in un'emissione imminente degli apparecchi medici e dei sensori.

Le pianificazioni e le specifiche dell'unità sono disponibili a http://MADVent.ucsd.edu/

“Il MADVent può soddisfare sicuro le diverse richieste dei pazienti COVID-19 perché può regolare sopra i vasti intervalli dei parametri di respirazione stati necessari per trattare la sindrome di emergenza respiratoria acuta,„ ha detto l'amico di James, un professore al banco di Uc San Diego Jacobs di assistenza tecnica ed uno degli autori corrispondenti del documento due.

“La combinazione delle componenti disponibili immediatamente e lavorata prontamente si separa il controllo della pressione meccanicamente determinato fa il nostro basso costo di progettazione sia che rapido manufacturable.„

I ricercatori egualmente hanno voluto assicurarsi che l'unità potrebbe essere usata dai lavoratori di sanità con esperienza limitata con i ventilatori e nessun'esperienza con questo tipo di sistema, hanno detto il Dott. Casper Petersen, co-author dello studio e uno scienziato del progetto nel dipartimento di anestesiologia alla scuola di medicina di Uc San Diego.

Di conseguenza, il segno V di MADVent è sicuro da usare, facile da assemblare e facile riparare.

Questa unità potrebbe essere una grande opzione per uso nelle situazioni dove i materiali sono insufficienti, quali quando la catena di fornitura normale riparte, o nei paesi in via di sviluppo e nelle zone rurali difficili da raggiungere.„

Dott. Casper Petersen, co-author di studio e scienziato di progetto, dipartimento di anestesiologia, scuola di medicina di San Diego dell'università di California

L'unità non è significata poichè un sostituto per i ventilatori altamente complessi utilizzati nelle unità di cure intensive.

“Piuttosto, il nostro ventilatore a basso costo è destinato per colmare una lacuna urgente nelle situazioni di grande impulso in pazienti in cui non possiamo avere abbastanza strumentazione vita sostenente„, ha detto il Dott. Lonnie Petersen, un assistente universitario al banco di Jacobs di assistenza tecnica, professore dell'aggiunta a salubrità di Uc San Diego ed autore corrispondente del documento l'altro.

“La sicurezza è la nostra priorità principale; mentre il MADVent è un'unità di bassa tecnologia ed a basso costo, realmente offre robusto e la ventilazione paziente-adattata questo realmente aumenta la sicurezza per i pazienti che soffrono dall'infezione polmonare complessa e dall'emergenza respiratoria connesse con COVID-19„.

Il segno V del UCSD MADVent

Il gruppo di Uc San Diego ha sviluppato la loro unità intorno ad un sacco del ventilatore trovato in ambulanze e destinato solitamente per essere schiacciato manualmente per aiutare i pazienti a respirare. Nel segno V del UCSD MADvent, una pagaia lavorata schiaccia il sacco invece.

La pagaia è gestita da una serie di sensori di pressione per assicurarsi i pazienti per ottenere il flusso appropriato di aria nei loro polmoni.

Il gruppo ha integrato deliberatamente altrettanti elementi standard dell'ospedale come possibili nella progettazione perché quelli già hanno subito la prova rigorosa per la sicurezza, la longevità e la compatibilità.

Per misurare la pressione, i ricercatori hanno sviluppato un algoritmo che deduce quanto il sacco era compresso basato su quanti giri il motore dell'unità ha fatto e calcola il volume di aria ha inviato nei polmoni del paziente di conseguenza.

“L'elasticità dei polmoni cambia molto rapidamente, in modo da è importante potere da percepire il feedback dal paziente,„ ha detto il Dott. Lonnie Petersen.

I ricercatori hanno verificato il loro sistema più di 200 volte e ininterrottamente per giorni su un simulatore del polmone, aderente agli standard affinchè l'organizzazione di norme internazionali e le linee guida di FDA la assicurassero hanno funzionato correttamente. L'unità egualmente è stata collaudata su un simulatore medico del manichino.

Uno dei tasti alle riduzioni dei costi stava sviluppando i modelli elaborati dal calcolatore del volume di aria consegnato attraverso il sacco dell'ambulanza quando è compresso.

Ciò hanno permesso che i ricercatori eliminassero i misuratori d'aria costosi e gli algoritmi complessi che li gestiscono.

I materiali sul ventilatore possono essere sterilizzati con i disinfettanti convenzionali quali il perossido 1,5% di idrogeno e l'etanolo di 70%.

“Il sistema, nel suo stato corrente dello sviluppo, può accomodare facilmente i nuovi moduli che permettono alle funzionalità più specializzate, quale il video di flusso, che può permettere ai modi supplementari di ventilazione e fornire agli operatori di sanità più informazioni per quanto riguarda un paziente che respira,„ ha detto Aditya Vasan, uno studente di Ph.D. nel gruppo di ricerca dell'amico ed autore del documento nel primo.

Collaborazione attraverso le discipline

Una collaborazione vicina fra i clinici e gli ingegneri ha permesso al gruppo di un un prototipo grezzo in appena tre giorni.

Poi hanno passare le ore innumerevoli che raffinano e che collaudano il ventilatore. Molto lavoro è entrato in assicurarselo era sicuro ed ha potuto essere fabbricato con le parti semplici su vasta scala.

Gli ingegneri con il laboratorio di modello dell'istituto di Uc San Diego Qualcomm hanno fornito la progettazione di assistenza tecnica ed il supporto di montaggio.

Il segno Stambaugh dell'elettrotecnico ha fatto un passo dentro per lavorare al microcontroller e per contribuire a regolare il ciclo del colpo ed a gestire la velocità ed il volume delle compressioni per aiutare i pazienti a respirare. L'ingegnere meccanico Alex Grant ha fornito il supporto e l'orientamento di progettazione.

Il finanziamento di seme per il progetto è venuto da parecchie organizzazioni: San a Kratos Defense & Security Solutions, Inc. basato a Diego, che sviluppa i sistemi, le piattaforme ed i prodotti di campi per sicurezza nazionale e bisogni di comunicazioni; l'ufficio degli Stati Uniti di ricerca navale nel dipartimento della difesa; e l'iniziativa del catalizzatore all'istituto del UC per il conflitto globale e la cooperazione.

Source:
Journal reference:

Vasan, A., et al. (2020) MADVent: A low‐cost ventilator for patients with COVID‐19. Medical Devices & Sensors. doi.org/10.1002/mds3.10106.