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La caracterización del aerosol de la conducta de los investigadores experimenta para proteger a trabajadores de la atención sanitaria contra COVID-19

La extensión rápida de COVID-19 abrumó los hospitales que no podían afirmar con el número cada vez mayor de los pacientes, de los muchos ventiladores que requerían y del otro cuidado crítico. Tales condiciones pueden poner a trabajadores médicos a riesgo. Ahora los investigadores están estudiando métodos para aumentar seguro y eficacia del hospital durante el pandémico.

Una escasez de los ventiladores salvavidas, que costaron típicamente alrededor $30.000 por cada uno, hospitales del golpe determinado difícilmente.

“Construyendo un ventilador simple y barato, podemos ayudar a aliviar esta carga para el estado mayor médico,” dijo la amina Abassi, estudiante de Mohamed del doctorado en los mecánicos flúidos.

De acuerdo con un prototipo diseñado por su consejero, dirigiendo a profesor Xiaofeng Liu, Abassi encabezó un esfuerzo con los colegas de la universidad de estado de San Diego y de la Universidad de California San Diego de construir tal dispositivo de piezas fácilmente disponibles--tubería plástica, válvulas de presión, humectador--y un suministro de aire. Entonces lo probaron.

Los resultados preliminares compartidos en la 73.a reunión anual de la división de la sociedad de comprobación americana de dinámica de fluidos sugieren que el ventilador cumple los requisitos esenciales fijados por Food and Drug Administration. Es completo controlable en tres parámetros--presión de aire, tiempo de la inspiración, y presión expiratoria del final positivo (PEEP)--con los planes para más mandos en los trabajos.

Abassi y Liu preven los ventiladores que ayudan no apenas a hospitales abrumados en los Estados Unidos pero también en países en vías de desarrollo y a zonas rurales con infraestructura médica limitada. “Si pueden construirla en casa, pueden utilizarla,” dijo a Abassi. “Y usted puede construir muchos de estos ventiladores en mismo un breve periodo de tiempo.”

Los pacientes en los ventiladores que tienen algunas condiciones pulmonares relevantes a COVID-19 con enfermedades pulmonares crónicas subyacentes recibirán a menudo las drogas como el albuterol a través de un tubo endotraqueal. Este tratamiento relaja los músculos bronquiales y perfecciona la circulación de aire a las aerovías estrechas del pulmón.

Un grupo de la universidad de Lehigh y de la universidad de Arkansas para las ciencias médicas buscó los métodos más efectivos para administrar el albuterol vía el ventilador.

Ariel Berlinski y su grupo conducto experimentos de la caracterización del aerosol en la universidad de Arkansas. Rahul Rajendran en Lehigh utilizó los resultados para investigar lanzamiento de la droga con cómputos.

“El objetivo de la investigación era evaluar la eficiencia del lanzamiento de la droga cuando el tipo del nebulizador y su colocación fueron variados en el circuito del ventilador,” dijo a Arindam Banerjee, pieza del grupo y profesor de Lehigh de la ingeniería industrial y mecánicos.

Los investigadores encontraron que un nebulizador vibrante de la malla (bastante que una tobera) colocado en el lado seco del humectador entrega la dosis más alta al pulmón. La administración del albuterol con la intubación trabaja lo más eficazmente posible para partículas más pequeñas, mientras que la administración oral es más eficiente para partículas más grandes.

“Nuestros resultados son vitales para el tratamiento basado ventilador mecánico,” dijo a Banerjee.

Incluso en condiciones económicas óptimas, los trabajadores de la atención sanitaria todavía arriesgan el contratar de COVID-19. Un nuevo aparato respiratorio podría reducir los aerosoles exhalados, que se saben para transmitir el virus que causa la enfermedad.

Los investigadores de la universidad de la libertad y Vapotherm se preguntaban cómo los tratamientos respiratorios comunes afectarían a emisiones del aerosol. Decidían tan probar un diseño propuesto para una mascarilla del PVC conectada con la succión, agregando una cánula nasal de alta velocidad del insufflation--la clase de dispositivo tubed que entrega el oxígeno a la nariz.

Entonces, con aportación de médicos especialistas, modelaron un cuarto de hospital con dos pacientes y cuatro cuidadores que usaban técnicas de cómputo altamente sofisticadas. Según su modelo, cuando los pacientes desgastan el nuevo aparato, alcance de menos partículas los trabajadores de la atención sanitaria.

“Representa una manera barata de reducir la extensión del contagio llevado por aire usando los abastecimientos encontrados común en cuartos de hospital ya,” dijo al candidato Reid Prichard del doctorado de la ingeniería. “Esto seguirá siendo una herramienta importante incluso después el pandémico ha terminado.”

Otro grupo de la universidad de la Florida del sur, llevada por el estudiante Anthony Pérez del doctorado de la ingeniería industrial, está investigando qué suceso a cualquier contaminante del aerosol que los pacientes emiten a un cuarto del aislamiento del hospital--y cómo los contaminantes salen rápidamente del cuarto.

“Tantos hospitales están alcanzando capacidad, asegurándose que un cuarto de hospital es seguro de entrar después de un procedimiento aerosol-que genera--o después del retiro de un paciente anterior así que de los trabajadores de la higiene puede preparar el cuarto--requiere tiempo fuera de servicio importante,” dijo a Pérez.

Según los investigadores, las recomendaciones de la ventilación de los centros para el control y prevención de enfermedades asumen que patógeno-conteniendo los aerosoles sea perfectamente mezclado dentro de un cuarto. Usando simulaciones numéricas, el grupo encuentra eso influencia de mezcla imperfecta de las condiciones importante cómo la ventilación quita rápidamente patógeno de un cuarto.

“Es asombrosamente y algo respecto a eso que el patrón para el sanitization del aire se basa en lo que considerarían muchos un cálculo del detrás-de-uno-envolvente,” dijo a Pérez.

Las simulaciones sugieren que los contaminantes del aerosol pueda retrasarse en “zonas muertas” por alrededor 10 minutos en un cuarto típico del aislamiento del hospital. Mientras tanto, los “cortocircuitos” expulsan algunos paquetes de contaminantes rápidamente antes de que puedan dispersarse.

Nuestra investigación ilustra la necesidad de un más exacto, con todo barato, marco para la predicción de las concentraciones del aerosol en un cuarto de hospital arbitrario, especialmente en fijar el nivel de exposición de los trabajadores de la atención sanitaria.”

Anthony Pérez, estudiante del doctorado, departamento de la ingeniería industrial, universidad de la Florida del sur