Gesundheit

Forscher entwickeln kostengünstige, einfach zu bedienende Notfall-Beatmungsgerät für COVID-19-Patienten

Ein team von Ingenieuren und ärzten an der University of California San Diego entwickelte ein low-cost, einfach zu bedienende Notfall-Beatmungsgerät für COVID-19-Patienten, die ist gebaut rund um einen ventilator-Tasche, die normalerweise gefunden in den Krankenwagen.

Das team baute ein automatisiertes system, um die Tasche und brachte die Kosten für eine Notfall-Beatmungsgerät für nur $500 pro Einheit—Vergleich, Stand der Technik Ventilatoren derzeit kostet mindestens 50.000$. Die Gerätekomponenten werden kann, schnell hergestellt und der ventilator montiert werden kann, in nur 15 Minuten. Das Gerät ist Elektronik und sensoren stützen sich auf eine robuste supply chain aus den Bereichen, die nicht im Zusammenhang mit der Gesundheitsversorgung, die wahrscheinlich betroffen durch den Mangel.

Die UCSD MADVent Mark V ist auch das einzige Gerät bietet Druck-kontrollierte be-und Entlüftung ausgestattet mit Alarmen, die angepasst werden können, um zu signalisieren, dass der Druck zu niedrig oder zu hoch ist. Dies ist besonders wichtig, da übermäßiger Druck kann zu einer Schädigung der Lunge bei COVID-19-Patienten erleben oft schnelle Rückgänge in Lungenvolumen, wie die Krankheit fortschreitet.

Die meisten Ventilatoren Messen das Volumen der Luft, die gepumpt, die in die Lunge des Patienten, das erfordert teure Luftstrom-sensoren. Durch Kontrast, der UCSD MADVent Mark V den Druck misst und diese Daten verwendet abzuziehen und die Kontrolle der Luftstrom in die Lunge. Dies war der Schlüssel zur Senkung des Geräts Preis.

Das team von tUC San Diego und Partnern aus der Industrie werden um die Genehmigung für das Gerät von der Food and Drug Administration. Sie beschreibt Ihre Arbeit in einer kommenden Ausgabe von Medizinischen Geräten und Sensoren.

„Die MADVent können sicher erfüllen die unterschiedlichen Anforderungen von COVID-19-Patienten, weil es passen über die Breite reicht von Atmung benötigten Parameter zur Behandlung der akuten respiratorischen distress-Syndrom“, sagte James Freund, ein professor an der UC San Diego Jacobs School of Engineering und einer der Papier der beiden entsprechenden Autoren. „Die Kombination von off-the-shelf-Komponenten und leicht bearbeitete Teile mit mechanisch angetriebenen Druck-Kontrolle macht unser design sowohl kostengünstige und schnell herstellbare.“

Die Forscher wollten auch sicherstellen, dass das Gerät verwendet werden könnte, durch die im Gesundheitswesen Beschäftigten mit begrenzter Erfahrung mit Ventilatoren und keine Erfahrung mit dieser Art von system, sagte Dr. Casper Petersen, co-Autor der Studie und wissenschaftliche Mitarbeiterin in der Abteilung für Anästhesiologie an der UC San Diego School of Medicine. Als Ergebnis, die MADVent Mark V ist sicher zu verwenden, einfach zu montieren und leicht zu reparieren.

„Dieses Gerät könnte eine gute option für den Einsatz in Situationen, in denen die Materialien knapp sind, wie wenn die normale Versorgung Kette bricht, oder in Entwicklungsländern und schwer zugänglichen ländlichen Gebieten“, so Dr. Casper Petersen sagte.

Das Gerät ist nicht gedacht als Ersatz für die hoch komplexe Beatmungsgeräte auf Intensivstationen.

„Vielmehr ist unsere low-cost-ventilator ist gemeint Brücke eine dringende Lücke in Situationen, in der ein großer Anstieg der Patienten, bei denen wir möglicherweise nicht über genügend lebenserhaltende Geräte“, sagte Dr. Lonnie Petersen, assistant professor an der Jacobs School of Engineering, außerordentlicher professor an der UC San Diego Health und das Papier, die andere entsprechende Autor. „Sicherheit ist unsere erste Priorität; während die MADVent ist ein low-tech-und low-cost-Gerät, es bietet tatsächlich robust und Patienten zugeschnitten ventilationThis wirklich erhöht die Sicherheit für den Patienten mit den komplexen pulmonalen Infektion und Atemnot verbunden mit COVID-19“.

Die UCSD MADVent Mark V

Die UC San Diego team baute Ihre Gerät, um eine ventilator-Tasche, die normalerweise gefunden in den Krankenwagen und entworfen, um manuell gepresst, um Patienten zu helfen zu atmen. In der UCSD MADvent Mark V, eine bearbeitete paddle drückt der bag statt. Das paddeln wird gesteuert durch eine Reihe von Druck-sensoren, um sicherzustellen, erhalten die Patienten die entsprechende Strömung von Luft in die Lunge. Das team bewusst integriert als viele standard-Krankenhaus-Elemente wie möglich in das design ein, da diese bereits Durchlaufen strenge Tests für Sicherheit, Langlebigkeit und Kompatibilität.

Um Druck zu Messen, entwickelten die Forscher einen Algorithmus, der leitet, wie viel die Tasche komprimiert wurde, basierend auf wie viele schaltet das Gerät den motor gemacht hat und berechnet das Volumen von Luft geschickt in die Lunge des Patienten als Ergebnis.

„Die Elastizität der Lunge ändert sich sehr schnell, daher ist es wichtig, in der Lage sein zu spüren, das feedback von den Patienten,“ sagte Dr. Lonnie Petersen.

Forscher testeten Ihr system mehr als 200-mal und tagelang auf eine Lungen-simulator, Einhaltung der standards der Internationalen Organisation für Standards und FDA-Richtlinien, um sicherzustellen, dass es richtig gegriffen. Das Gerät getestet wurde auch auf eine medizinische mannequin-simulator.

Einer der Schlüssel zur Einsparung von Kosten wurde die Entwicklung von computer-Modellen, die Luft-geliefert durch die Ambulanz Tasche, wenn es komprimiert wird. Dies erlaubte es den Forschern, zu tun, Weg mit teuren Luftstrom-sensoren und komplexe algorithmen, die Sie Steuern.

Die Materialien, die auf dem ventilator werden können sanitized mit herkömmlichen Desinfektionsmitteln wie etwa 1,5% Wasserstoffperoxid und 70% ethanol.

„Das system, in seiner gegenwärtigen Stand der Entwicklung kann leicht Platz für neue Module, die es ermöglichen, mehr ausgefeilte Funktionen, wie z.B. Durchfluss-überwachung, die es ermöglichen kann, zusätzliche Belüftung-Modi und bieten healthcare-Unternehmen mehr Informationen über einen Patienten zu atmen,“ sagte Aditya Vasan, ein Ph. D.-student in Freund ‚ s research group und die Studie der erste Autor.

Zusammenarbeit über Disziplinen

Eine enge Zusammenarbeit zwischen Kliniker und Ingenieure konnte das team zusammen zu stellen, eine grobe Prototypen in nur drei Tagen. Sie verbrachte dann unzählige Stunden mit der Verfeinerung und Prüfung des Ventilators. Eine Menge Arbeit ging in die Herstellung sicher, es war sicher und hergestellt werden könnte, mit einfachen teilen im großen Maßstab.