Løsning af ventilatormangel med forrudeviskerdele

Forskere ved University of Texas i Austin bygger en ny type ventilator lavet af billige, bredt tilgængelige materialer til at hjælpe med at dække efterspørgslen skabt af spredningen af ​​COVID-19 efter disse kritiske enheder, der hjælper patienter med at trække vejret.

Ventilatorer bliver nødvendige, når patienter ikke kan trække vejret på egen hånd, fysisk pumpe ilt ind i deres lunger. De er en mangelvare. Derfor bygger forskerne en "broventilator", der kan kopieres og masseproduceres af andre.

"Problemet er, at når intensivafdelinger fyldes op, der er ikke flere ventilatorer, sagde Thomas Milner, en professor ved Institut for Biomedicinsk Teknik ved Cockrell School of Engineering, hvem leder projektet. "Og du kan ikke bringe nye intensivsenge ind, fordi du ikke har ventilatorerne."

Hospitaler over hele Texas havde anslået 3, 730 ventilatorer i 2009 under H1N1-pandemien, ifølge forskning offentliggjort i 2017. Denne forsyning er nok til at håndtere patientbehov under milde til moderate pandemiske scenarier. Imidlertid, i et mere alvorligt scenarie, statsdækkende forventet efterspørgsel vil toppe 10, 000 ventilatorer, forskningen fandt, langt over 2009-ressourcerne.

Enheden kaldes Austin Bridge Breathing Unit, og den bruger en manuel genoplivningsanordning, et almindeligt værktøj kaldet en AMBU (kunstig medicinsk åndedrætsenhed) taske. AMBU er en håndholdt enhed godkendt af U.S. Food and Drug Administration, der inkluderer en pose, der fyldes op med ilt og en maske, som patienter bærer for at modtage ventilation. Imidlertid, enheden kræver, at en person komprimerer posen ofte for at hjælpe patienter med at trække vejret, en udfordrende opgave i en tid, hvor medicinsk personale over hele landet er udstrakt på grund af coronavirus. Holdet havde brug for en måde at automatisk komprimere posen for at få ilt til patienterne.

En forrudeviskermotor trukket fra en Toyota Camry driver et lille drejehjul, der skubber ned på posen for at kontrollere iltstrømmen. Fire potentiometre styrer respirationsfrekvensen, mængden af ​​ilt, der gives til patienter, indåndingstiden og det maksimale tryk.

"I bund og grund, vi erstatter den menneskelige hånd, der normalt ville trykke mod posen for at sprøjte ilt ind i patientens lunger, " sagde Milner.

Milner sagde, at en kollega kom med ideen til at bruge en vinduesviskermotor under en brainstorming. Disse motorer er tilgængelige, pålidelig og billig. De gennemgår omfattende test som en del af bilproduktionsprocessen. Det tog lidt tid for holdet at finde ud af motoren, men de arbejdede med en lokal mekaniker for at lære ins og outs.

Holdet tester enheden på en dukke fra UT's Dell Medical School og tester lunger leveret af UT Health San Antonio.

Når holdet har gennemgået sin prototype, planen er at give en åben licens til designet, så alle kan lave deres egne lave omkostninger, pålidelig ventilator. Forskerne og et team fra Dell Medical School er i diskussion med adskillige produktionspartnere, med et mål om hurtigt at producere mindst 2, 000 ventilatorer. Austins Unorthodox Ventures har forpligtet sig til at producere fem prototypeenheder, som teamet kan stressteste.

Fordi enhedens komponenter reguleres individuelt, Milner håber på godkendelse i løbet af få uger i stedet for måneder. For nylig, FDA udstedte en autorisationsprotokol for nødbrug for at fremskynde produktionen af ​​ventilatorer og andet åndedrætsudstyr.

"Virkelig, alt, hvad vi gør, er at lave, hvad vi vil hævde, er en simpel ændring af, hvordan du skubber på tasken, " sagde Milner.

Hans hold fra UT inkluderer Arnold Estrada, Scott Jenny, Nitesh Katta, Aydin Zahedivash, Tim Phillips og Austin McElroy. Talrige læger bidrager også til projektet, herunder Dr. Paul Harford fra Dell Medical School, og Drs. Stephen Derdak og Marc Feldman og respirationsterapeut Richard Wettstein, alle fra UT Health San Antonio. Gruppen er en del af et Bridge Ventilator Consortium, ledet af Dr. Brian Wong, assisterende formand for afdelingen for Otolaryngology i School of Medicine ved University of California, Irvine, der sigter mod at producere alternative ventilatorer midt i en landsdækkende mangel.

Milner bemærkede den imponerende indsats fra universiteter over hele landet, herunder University of Texas i Austin, for hurtigt at vende om til COVID-19-projekter, efter at det meste af forskningen blev lukket ned af pandemien. Et andet nyligt eksempel på den indsats kom fra University of Minnesota i sidste uge, da en hjerteanæstesilæge gik "fuldt på MacGyver, " at bygge en ventilatorprototype ud af reservedele til en værdi af 150 USD fundet i et medicinsk udstyrslaboratorium.