Omkostningseffektiv, let fremstillede ventilatorer til COVID-19 patienter

Forskere har arbejdet i det sidste år for at finde måder at dæmme op for virkningerne af COVID-19-pandemien. Selvom det er uden for deres typiske studieområde, fysikere har spillet en vigtig rolle i mange aspekter af forskningen om pandemien og dens indvirkning på mennesker.

Partikelfysikeres ivrige forståelse af gashåndteringssystemer placerede dem i front for banebrydende lave omkostninger, masseproducerbare ventilatorer for at hjælpe med at afhjælpe den verdensomspændende mangel. Anført af Cristian Galbiati, professor i fysik ved Princeton University og Gran Sasso Science Institute, en international, tværfagligt team kaldet Mechanical Ventilator Milano (MVM)-samarbejdet stod i spidsen for en indsats og præsenterer designet i tidsskriftet Fysik af væsker .

Projektet startede i marts 2020, kort efter, at Italien gik i lockdown. Kun en uge senere, MVM-samarbejdet havde en fungerende prototype.

Ventilatoren består af en gasindløbsventil og en gasudløbsventil, sammen med en række kontroller og alarmer for at sikre korrekt overvågning og tilpasningsmuligheder fra patient til patient. Designet er bygget af let tilgængelige dele og præsenteres under en åben licens, giver udviklingslandene mulighed for hurtigt og nemt at fremstille deres egne enheder.

"Idéen bag designet var at have et system så enkelt som muligt - levering af luft gennem en enkelt ventil, udstødning af luft gennem en enkelt ventil, " sagde Galbiati.

Fordi MVM er udviklet specifikt til COVID-19 patienter, den har reduceret funktionalitet sammenlignet med typiske ventilatorer. Dette enklere design reducerer produktionsomkostningerne op til fem gange til under $10, 000 pr enhed.

"Denne pandemi kommer over os, og du føler dig lidt hjælpeløs som en, der ikke er en medicinsk fysiker, " sagde fysik nobelpristageren Arthur McDonald, ved Queen's University og en medforfatter på papiret. "Vores samarbejde mellem partikelfysikere, ingeniører, og softwarespecialister fra nationale laboratorier, den akademiske verden, og industrien har brugt deres eksisterende talenter til at skabe en ny, tilgængeligt design og at levere en ny produktionskapacitet internationalt for at håndtere de mest alvorlige tilfælde under pandemien."

"For en videnskabsmand, der er engageret i grundforskning, såsom søgen efter universets mørke stof, det er ekstremt vigtigt at bruge tid og erfaring på at bygge enheder, der kan hjælpe med at forbedre folks sundhed, " sagde Walter Bonivento, en senior videnskabsmand ved INFN Cagliari og medforfatter på papiret.

MVM har allerede modtaget nødbrugstilladelse fra U.S. Food and Drug Administration og modtaget autorisation fra Health Canada Medical Device Directorate. Omkring 6, 000 enheder er blevet leveret til dato i henhold til en kontrakt fra den canadiske regering for deres lager, med potentiale for mere, hvis der anmodes om det. Donationer fra Canada til udviklingslande i nød er også blevet overvejet fra begyndelsen af ​​kontrakttildelingen.