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O ventilador disponível e fácil de usar da emergência tornou-se para os pacientes COVID-19

Uma equipe dos coordenadores e dos médicos na Universidade da California San Diego desenvolveu um ventilador barato, fácil de usar da emergência para os pacientes COVID-19 que fosse construído em torno de um saco do ventilador encontrado geralmente nas ambulâncias.

A equipe construiu um sistema automatizado em torno do saco e derrubou o custo de um ventilador da emergência a apenas $500 pela unidade--pela comparação, os ventiladores avançados custaram actualmente pelo menos $10.000. Os componentes do dispositivo podem ràpida ser fabricados e o ventilador pode ser montado em apenas 15 minutos.

A eletrônica e os sensores de dispositivo confiam em uma cadeia de aprovisionamento robusta dos campos nao relativos aos cuidados médicos que são pouco susceptíveis de ser afectado por faltas.

O UCSD MADVent Mark V é igualmente a ventilação pressão-controlada de oferecimento do único dispositivo equipada com os alarmes que podem ser ajustados para sinalizar que a pressão é demasiado baixa ou demasiado altamente.

Isto é especialmente importante porque a pressão excessiva pode causar ferimento de pulmão nos pacientes COVID-19 que frequentemente as diminuições rápidas da experiência na capacidade de pulmão como a doença progridem.

A maioria de ventiladores medem o volume de ar que está sendo bombeado nos pulmões do paciente, que exige sensores caros do fluxo de ar.

Pelo contraste, o UCSD MADVent Mark V mede a pressão e os usos que os dados para deduzir e controlar o fluxo de ar aos pulmões. Isto era chave a abaixar o preço do dispositivo.

A equipe dos sócios de Uc San Diego e de indústria estará procurando a aprovação para o dispositivo de Food and Drug Administration. Detalham seu trabalho em uma próximo introdução de dispositivos médicos e de sensores.

Os planos e as especificações do dispositivo estão disponíveis em http://MADVent.ucsd.edu/

“O MADVent pode com segurança cumprir as exigências diversas dos pacientes COVID-19 porque pode ajustar sobre as escalas largas dos parâmetros da respiração necessários à síndrome de aflição respiratória aguda do deleite,” disse o amigo de James, um professor na escola de Uc San Diego Jacobs da engenharia e um dos autores correspondentes do papel dois.

“A combinação de componentes disponíveis imediatamente e de peças prontamente feitas à máquina com o controle de pressão mecanicamente conduzido faz nosso baixo custo do projecto e ràpida manufacturable.”

Os pesquisadores igualmente quiseram certificar-se de que o dispositivo poderia ser usado por trabalhadores dos cuidados médicos com experiência limitada com ventiladores e nenhuma experiência com este tipo de sistema, disseram o Dr. Casper Petersen, co-autor do estudo e um cientista do projecto no departamento da anestesiologia na Faculdade de Medicina de Uc San Diego.

Em conseqüência, o MADVent Mark V é seguro de usar-se, fácil montar, e fácil reparar.

Este dispositivo poderia ser uma grande opção para o uso nas situações onde os materiais são escassos, como quando a cadeia de aprovisionamento normal divide, ou em nações tornando-se e em áreas rurais difíciis de alcançar.”

Dr. Casper Petersen, co-autor do estudo e cientista do projecto, departamento da anestesiologia, Faculdade de Medicina de San Diego da Universidade da California

O dispositivo não é significado porque um substituto para os ventiladores altamente complexos usados nas unidades de cuidados intensivos.

“Um pouco, nosso ventilador barato é significado construir uma ponte sobre uma diferença urgente nas situações de um grande impulso nos pacientes onde nós não podemos ter bastante equipamento desustentação”, disse o Dr. Lonnie Petersen, um professor adjunto na escola de Jacobs da engenharia, professor da adjunção na saúde de Uc San Diego e autor correspondente do papel o outro.

A “segurança é nossa prioridade principal; quando o MADVent for um dispositivo de tecnologia obsoleta e barato, oferece realmente robusto e a ventilação paciente-costurada isto aumenta realmente a segurança para os pacientes que sofrem da infecção pulmonaa complexa e da aflição respiratória associadas com o COVID-19”.

O UCSD MADVent Mark V

A equipe de Uc San Diego construiu seu dispositivo em torno de um saco do ventilador geralmente encontrado nas ambulâncias e projetado ser espremido manualmente para ajudar pacientes a respirar. No UCSD MADvent Mark V, uma pá feita à máquina espremem o saco pelo contrário.

A pá é controlada por uma série de sensores da pressão para certificar-se dos pacientes obter o fluxo apropriado do ar em seus pulmões.

A equipe integrou deliberadamente tantos como itens padrão do hospital como possíveis no projecto porque aquelas se têm submetido já ao teste rigoroso para a segurança, a longevidade, e a compatibilidade.

Para medir a pressão, os pesquisadores desenvolveram um algoritmo que deduzisse quanto o saco era comprimido baseado em quantas voltas o motor do dispositivo fez e calcula o volume do ar enviou nos pulmões do paciente em conseqüência.

“A elasticidade dos pulmões muda muito rapidamente, assim que é importante poder detectar o feedback do paciente,” disse o Dr. Lonnie Petersen.

Os pesquisadores testaram seu sistema mais de 200 vezes e por dias na extremidade em um simulador do pulmão, aderindo aos padrões para que a organização de standard internacionais e as directrizes do FDA a assegurem funcionaram correctamente. O dispositivo foi testado igualmente em um simulador médico do manequim.

Uma das chaves às poupanças de despesas desenvolvia modelos de computador do volume de ar entregado através do saco da ambulância quando é comprimida.

Isto permitiram que os pesquisadores eliminassem sensores caros do fluxo de ar e os algoritmos complexos que os controlam.

Os materiais no ventilador podem ser sanitized com os desinfectantes convencionais tais como a água oxigenada 1,5% e o álcool etílico de 70%.

“O sistema, em seu estado actual de revelação, pode facilmente acomodar os módulos novos que permitem umas características mais sofisticadas, tais como a monitoração do fluxo, que pode permitir modos adicionais da ventilação e fornecer operadores dos cuidados médicos mais informação em relação a um paciente que respira,” disse Aditya Vasan, um estudante do Ph.D. no grupo de investigação do amigo e autor do papel no primeiro.

Colaboração através das disciplinas

Uma colaboração próxima entre clínicos e coordenadores permitiu a equipe de unir um protótipo bruto em apenas três dias.

Passaram então as horas incontáveis que refinam e que testam o ventilador. Muito trabalho entrou em certificar-se o era seguro e podia ser manufacturado com peças simples em grande escala.

Os coordenadores com o laboratório da prototipificação do instituto de Uc San Diego Qualcomm forneceram o projecto de engenharia e o apoio da fabricação.

O engenheiro electrotécnico Mark Stambaugh pisou dentro para trabalhar no microcontrolador e para ajudar a ajustar o ciclo do curso e a controlar a velocidade e o volume das compressões para ajudar pacientes a respirar. O engenheiro mecânico Alex Grant forneceu o apoio e a orientação do projecto.

O financiamento de semente para o projecto veio de diversas organizações: San Diego-baseou Kratos Defesa & Segurança Soluções, Inc., que desenvolve sistemas, plataformas e produtos de campos para a segurança nacional e as necessidades de comunicações; o escritório dos E.U. da pesquisa naval no Departamento de Defesa; e a iniciativa do catalizador no instituto do UC para o conflito e a cooperação de mundial.

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.