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A caracterização do aerossol da conduta dos pesquisadores experimenta para proteger trabalhadores dos cuidados médicos de COVID-19

A propagação rápida de COVID-19 oprimiu os hospitais que eram incapazes de afirmar com o número crescente de pacientes, de muitos ventiladores de exigência e do outro cuidado crítico. Tais circunstâncias podem pôr trabalhadores médicos em risco. Agora os pesquisadores estão estudando métodos para aumentar a segurança e a eficácia do hospital durante a pandemia.

Uma falta dos ventiladores do salvamento, que custaram tipicamente ao redor $30.000 cada, hospitais da batida particularmente duramente.

“Construindo um ventilador simples e barato, nós podemos ajudar a aliviar esta carga para o pessoal médico,” disse a amina Abassi de Mohamed, um aluno de doutoramento nos mecânicos fluidos.

Baseado em um protótipo projetado por seu conselheiro, projetando o professor Xiaofeng Liu, Abassi encabeçou um esforço com os colegas da universidade estadual de San Diego e da Universidade da California San Diego para construir prontamente tal dispositivo - das peças disponíveis--tubulação plástica, válvulas de pressão, humidificador--e um suprimento de ar. Então testaram-no.

Os resultados preliminares compartilhados na 73rd reunião anual da divisão de sociedade de exame americano da dinâmica de fluidos sugerem que o ventilador cumpra as exigências essenciais ajustadas por Food and Drug Administration. É inteiramente verificável em três parâmetros--pressão de ar, tempo da inspiração, e pressão expiratória do fim positivo (PEEP)--com planos para mais controles nos trabalhos.

Abassi e Liu prevêem os ventiladores que ajudam não apenas a hospitais oprimidos nos Estados Unidos mas igualmente em países em vias de desenvolvimento e a áreas rurais com infra-estrutura médica limitada. “Se podem a construir em casa, podem usá-la,” disse Abassi. “E você pode construir muitos destes ventiladores muito em um curto período de tempo.”

Os pacientes nos ventiladores que têm algumas circunstâncias pulmonaas relevantes a COVID-19 com ser a base de doenças pulmonares crônicas receberão frequentemente drogas como o albuterol através de uma câmara de ar endotracheal. Este tratamento relaxa os músculos brônquicos e melhora o fluxo de ar às vias aéreas estreitas do pulmão.

Um grupo da universidade de Lehigh e da universidade de Arkansas para ciências médicas procurou os métodos os mais eficazes para administrar o albuterol através do ventilador.

Ariel Berlinski e seu grupo conduziu experiências da caracterização do aerossol na universidade de Arkansas. Rahul Rajendran em Lehigh usou os resultados para investigar a entrega da droga com as computações.

“O objetivo da pesquisa era avaliar a eficiência da entrega da droga quando o tipo do nebulizer e sua colocação foram variados no circuito do ventilador,” disse Arindam Banerjee, um membro do grupo e um professor de Lehigh da engenharia mecânica e mecânicos.

Os pesquisadores encontraram que um nebulizer de vibração da malha (um pouco do que um jato) colocado no lado seco do humidificador entrega a dose a mais alta ao pulmão. Administrar o albuterol com a intubação trabalha o mais eficazmente para partículas menores, quando a administração oral for mais eficiente para partículas maiores.

“Nossos resultados são vitais para ventilador mecânico o tratamento baseado,” disse Banerjee.

Mesmo em circunstâncias óptimas, os trabalhadores dos cuidados médicos ainda arriscam contratar COVID-19. Um instrumento respiratório novo poderia reduzir os aerossóis expirados, que são sabidos para transmitir o vírus que causa a doença.

Os pesquisadores da universidade da liberdade e Vapotherm quiseram saber como os tratamentos respiratórios comuns afectariam emissões do aerossol. Assim decidiram testar um projecto propor para uma máscara protectora do PVC conectada à sucção, adicionando uma cânula nasal de alta velocidade do insufflation--o tipo do dispositivo tubed que entrega o oxigênio ao nariz.

Então, com entrada dos médicos especialistas, modelaram uma sala de hospital com dois pacientes e quatro cuidadors que usam técnicas computacionais altamente sofisticadas. De acordo com seu modelo, quando os pacientes vestirem o instrumento novo, alcance de menos partículas os trabalhadores dos cuidados médicos.

“Representam uma maneira barata de reduzir a propagação do contágio transportado por via aérea usando as fontes encontradas geralmente em salas de hospital já,” disse o planejamento do candidato Reid Prichard do PhD. “Esta permanecerá uma ferramenta importante mesmo depois que a pandemia se acaba.”

Um outro grupo de University of South Florida, conduzido pelo aluno de doutoramento Anthony Pérez da engenharia mecânica, está investigando o que acontece a todos os contaminadores do aerossol que os pacientes se emitem em uma sala do isolamento do hospital--e como rapidamente os contaminadores saem da sala.

“Tantos como hospitais estão alcançando a capacidade, assegurando-se de que uma sala de hospital seja segura de entrar após um procedimento degeração--ou após a remoção de um paciente precedente assim que de trabalhadores da higiene pode preparar a sala--exige o tempo ocioso da máquina significativo,” disse Pérez.

De acordo com os pesquisadores, as recomendações da ventilação dos centros para o controlo e prevenção de enfermidades supor que micróbio-contendo aerossóis seja perfeitamente misturado dentro de uma sala. Usando simulações numéricas, o grupo encontra aquele influência de mistura imperfeita das circunstâncias significativamente como rapidamente a ventilação remove os micróbios patogénicos de uma sala.

“É surpreendente e um tanto a respeito disso que o padrão para o sanitization do ar é baseado no que muitos considerariam um cálculo do para trás--um-envelope,” disse Pérez.

As simulações sugerem que contaminadores do aerossol possa se atrasar em “zonas mortas” por ao redor 10 minutos em uma sala típica do isolamento do hospital. Entrementes, “procura um caminho mais curto” expelem alguns pacotes de contaminadores rapidamente antes que possam se dispersar.

Nossa pesquisa ilustra a necessidade para um mais exacto, contudo barato, estrutura para a previsão de concentrações do aerossol em uma sala de hospital arbitrária, especialmente em avaliar o nível de exposição de trabalhadores dos cuidados médicos.”

Anthony Pérez, aluno de doutoramento, departamento da engenharia mecânica, University of South Florida