LLNL разрабатывает вентилятор с
                Слева направо: инженер-механик LLNL Кен Энстром и технические специалисты Грег Нортон и Аарон Сперри тестируют и проверяют простые прототипы вентиляторов, которые можно легко собрать из легко доступных деталей. Усилия в ответ на потенциальный рост спроса на вентиляторы из-за пандемии COVID-19. Фото Джули Рассел/LLNL.

В то время как больницы в США столкнулись с возможной нехваткой механических вентиляторов из-за COVID-19, самоорганизующаяся команда «скунсов» в Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса (LLNL) неустанно работала над созданием прототипа простой конструкции вентилятора для быстрого и легкого сборка из доступных запчастей.
                                                                                       

Обозначенный «Новый вентилятор реагирования на чрезвычайные ситуации» (NERVe), конструкция основана на проверенных концепциях и содержит детали, которые не используются коммерческими производителями вентиляторов, чтобы избежать нарушения уже тонких цепочек поставок. Он предназначен для удовлетворения функциональных требований пациентов с COVID-19, нуждающихся в механической вентиляции, включая простой пользовательский интерфейс, контуры воздушного потока для вдоха и выдоха и сигналы тревоги, чтобы уведомлять врачей, если давление воздуха становится слишком низким. Он может работать в режиме непрерывной вентиляции — обычном для пациентов с поздней стадией COVID-19 — но может адаптироваться к пациентам, которые самостоятельно дышат самостоятельно.

«Команда LLNL быстро произвела и протестировала прототипы, проверила их с экспертами и параллельно сотрудничает с производственными организациями, чтобы иметь возможность реагировать максимально быстро», — сказал руководитель секции микро- и нанотехнологий LLNL Джек Котовски, который инициировал усилие. «Этот процесс аналогичен запуску медицинского устройства, сжатому с шести лет до шести недель. Цель состоит не в том, чтобы сделать лучшую машину возможной, а в том, чтобы сделать лучшую машину, которая может быть изготовлена ​​из доступных деталей, или, если у нас была чтобы изготовить что-то, это должно быть очень легко сделать. Просто изобрести другой вентилятор, который использует те же самые детали, которые ждут производители вентиляторов, не помогает, это на самом деле в некотором смысле причиняет боль «.

LLNL разрабатывает вентилятор
                Новая конструкция вентилятора экстренного реагирования (NERVe) включает в себя компоненты, которые обычно не используются в производстве вентиляторов, чтобы избежать нарушения цепей поставок деталей вентилятора. Он разработан для удовлетворения функциональных требований пациентов с COVID-19, нуждающихся в искусственной вентиляции легких, но должен быть одобрен Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США, прежде чем его можно будет использовать с пациентами. Предоставлено: Ливерморская национальная лаборатория им. Лоуренса

Прототип должен быть одобрен Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA), прежде чем его можно будет использовать с пациентами с COVID-19.

«Мы заинтересованы в сотрудничестве с коммерческими производителями, которые способны увеличить производство этой прототипной системы и вывести ее на рынок как можно быстрее», — говорит Ананта Кришнан, заместитель директора по проектированию в LLNL. Лаборатория недавно опубликовала объявление FedBizOpps (FBO) о партнерстве с частным сектором.

В марте, согласно прогнозам, общий объем запасов механических вентиляторов в стране будет намного ниже, чем потребуется. В то время как такие меры, как социальное дистанцирование и другие меры «сглаживания кривой», по-видимому, предотвратили огромный дефицит, который был изначально предсказан, вентиляционные клапаны, которые можно легко создать, могут оказаться ценным ресурсом для больниц в сельских или неразвитых районах. или в случае всплеска новых случаев, по мнению экспертов.

Решив внести свой вклад в борьбу с COVID-19, команда лаборатории приступила к разработке прототипа системы ИВЛ, которая потенциально могла бы служить в качестве временного решения, пока производители ИВЛ не смогут удовлетворить ожидаемый спрос. Конструкция должна быть адекватно функциональной и подходящей для медицинского применения, но достаточно простой, чтобы ее можно было массово производить из готовых деталей, чтобы оказать наибольшее влияние на глобальный кризис в области здравоохранения.

Сначала они рассмотрели аппараты CPAP — средства для дыхания, обычно используемые для лечения апноэ во сне, — как потенциальный вариант для выбора компонентов. Когда это оказалось невыполнимым, команда начинала с нуля, изучая проектирование и производство аппарата ИВЛ, а также беседуя с медицинскими работниками. В состав группы входят 20 ученых и инженеров из управления лабораторий по вычислительной технике, инженерным и физическим наукам и наукам о жизни, которые до введения в действие приютов на местах занимались вопросами национальной безопасности.

Они получили помощь от экспертов в этой области, включая врачей отделения интенсивной терапии из Университета Калифорнии, Сан-Франциско, исследователей из Университета штата Колорадо, сотрудников Homewood Consulting из Бирмингема, Алабамы, Университета Алабамы в Бирмингеме и Детского Алабамской больницы, а также директор детской легочной медицины в Atrium Health в Шарлотте. Благодаря тому, что многие члены команды работали круглосуточно, в результате был получен прототип, который проходит испытания в Центре микро- и нанотехнологий лаборатории.

В лаборатории исследователи использовали коммерческий инструмент для измерения таких факторов, как давление воздуха и уровни оксигенации, для оценки производительности экспериментальных аппаратных прототипов и для обеспечения того, чтобы у них была функциональность, необходимая врачам для лечения острого респираторного дистресс-синдрома, вызванного COVID-19.

«Разработка масштабируемого вентилятора была опытом, напоминающим научные ярмарки в старшей школе», — говорит инженер-механик LLNL Кен Энстром, который работал над тестированием прототипа. «Технология довольно проста, и за несколько дней был разработан полностью функциональный прототип. Работа с этой группой экспертов дала мне надежду и мотивацию, чтобы мы могли помочь решить эту проблему спроса».

Котовский сказал, что хотя прототип аппарата ИВЛ является упрощенным, он высокофункциональный и предназначен для «прямой совместимости», способного в будущем иметь дополнительные функции, такие как беспроводной мониторинг для защиты врачей от чрезмерного воздействия.

В усилиях «все на руках», напоминающих о военном положении, LLNL является лишь одним из многих учреждений и частных компаний, которые разрабатывают, производят или поставляют материалы для новых простых вентиляторов, присоединившись к Ford, Массачусетскому институту. Дайсон, Национальная лаборатория Сандиа, Калифорнийский университет, Беркли, Дженерал Моторс, Вирджин Орбит, Тесла и другие.

«Создание чего-то быстрого, которое может получить одобрение FDA, простое в эксплуатации и не мешает цепочке поставок, является ключом к помощи людям с этим заболеванием», — сказал Котовский. «Бывают такие времена, как 11 сентября и эта пандемия, когда кризис выявляет лучшее в людях. Все хотят помочь; люди, которые участвуют в проекте, и все, с кем я говорю об этом, — все хотят предложить свою поддержку или получить участвует, и это прекрасная вещь. «




Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *