Nerv: Eine ‚Notlösung‘ ventilator entwickelt für COVID-19 Verwendung während der medizinischen Versorgung Mangel

Während Krankenhäuser in den USA angesichts einer möglichen Verknappung von mechanischen Ventilatoren aufgrund COVID-19, a self-assembled „skunk works“ – team am Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) unermüdlich daran gearbeitet, einen Prototyp für einen einfachen ventilator design für schnelle und einfache Montage von verfügbaren teilen.

Synchronisiert der „Novel Emergency Response Ventilation“ (Nerv), das design ist abgeleitet von bewährten Konzepten und enthält Teile, die nicht verwendet werden, die von kommerziellen Beatmungsgerät Hersteller, um zu vermeiden, stören die ohnehin dünnen supply chains. Es ist so konzipiert, erfüllen die funktionalen Anforderungen von COVID-19 Patienten, die mechanische Beatmung, einschließlich einer einfachen Benutzeroberfläche, air-flow-schaltungen für das einatmen und das ausatmen, und die Alarme Benachrichtigen, wenn ärzte Luftdruck zu niedrig. Kann es funktionieren, in einem kontinuierlichen Belüftung-Modus—üblich, für die late-stage-COVID-19-Patienten—sondern können sich auf Patienten, die spontan atmen auf Ihre eigenen.

„Das LLNL-team hat sich schnell hergestellt und getestet Prototypen, überprüft Sie mit Experten und parallel dazu ist die Partnerschaft mit manufacturing-Organisationen reagieren zu können, so schnell wie möglich“, sagte LLNL ‚ s Mikro – und Nano-Technologie Section Leader Jack Kotovsky, wer Sie initiiert die Mühe. „Der Prozess ist ähnlich wie ein medizinisches Gerät starten komprimiert von sechs Jahren auf sechs Wochen. Das Ziel ist nicht, dass die beste Maschine, desto wichtiger ist es, die beste Maschine, die gebaut werden können mit den verfügbaren teilen, oder wenn wir getan haben, um etwas herzustellen, so wäre es sehr einfach zu tun. Nur zu erfinden, einen anderen Lüfter verwendet die gleichen Teile, die ventilator-Hersteller warten nicht hilft, es schadet sogar in gewisser Weise.“

Der Prototyp wird sein müssen, genehmigt von der US Food and Drug Administration (FDA) bevor es verwendet werden kann mit COVID-19 Patienten.

„Wir sind daran interessiert, die Kooperation mit kommerziellen Herstellern, sind in der Lage, scale-up der Produktion dieses Prototypen-system und bringen es auf den Markt so schnell wie möglich“, sagte Anantha Krishnan, associate director Engineering bei LLNL. Das Labor kürzlich einen FedBizOpps (FBO) Bekanntmachung Suche nach Partnerschaften mit dem privaten Sektor.

Im März, Projektionen angegeben, die die nation insgesamt Bestandsaufnahme eine mechanische Lüftung wäre weit niedriger als das, was erforderlich wäre. Während Maßnahmen wie soziale Distanz und andere „plattmachen-die-Kurve“ – Maßnahmen angezeigt zu haben, konnte aus den massiven Rückstand wurde zunächst vorhergesagt, Notlösung Ventilatoren, die leicht hergestellt werden kann, könnte sich als eine wertvolle Ressource für Krankenhäuser in ländlichen oder unterentwickelten Gebieten, oder im Falle von einer Welle von neuen Fällen, so die Experten.

Bestimmt dazu beitragen, den Kampf gegen COVID-19 das Labor-team über die Entwicklung eines Prototyp-ventilator-system, die potenziell dienen als Notlösung, bis die ventilator-Hersteller aufholen konnte, um der erwarteten Nachfrage. Der Entwurf würde zu sein, funktional und geeignet für die medizinische Verwendung, aber einfach genug, dass es sein könnte Masse produziert von off-the-shelf Teile, machen den größten Einfluss auf die Globale Gesundheit in der Krise.

Sie zum ersten mal sah CPAP-Maschinen—Atmung aids Häufig verwendet, zur Behandlung von Schlaf-Apnoe—als eine mögliche praktikable option für die Beschaffung von Komponenten. Wenn erwies sich als undurchführbar, das team von Grund auf neu begonnen, zu studieren, ventilator design und Fertigung, als auch sprechen, um medizinische Fachkräfte. Das team besteht aus 20 Ingenieuren und Wissenschaftlern aus dem Labor Computing, Engineering and Physical and Life Sciences Direktionen, die, bevor Sie shelter-in-place-Anordnungen in Kraft trat, wurden die arbeiten auf die nationale Sicherheit Bemühungen.

Sie erhalten Hilfe von Experten auf dem Gebiet, einschließlich der Intensivstation ärzte von der University of California, San Francisco, Wissenschaftler von der Colorado State University, Mitarbeiter des Homewood Beratung von Birmingham, Alabama, die Universität von Alabama in Birmingham und der Children ‚ s of Alabama hospital, sowie als Leiter der pädiatrischen Pneumologie im Atrium der Gesundheit in Charlotte. Mit vielen team-Mitglieder, die rund um die Uhr, der Aufwand produzierte ein Prototyp, der getestet wird im Labor im Zentrum für Mikro – und Nanotechnologie.

Im Labor, verwendeten die Forscher ein kommerzielles tool zur Messung von Faktoren wie Luftdruck und oxygenierungsvorrichtung zur Bewertung der Leistung des experimentellen hardware-Prototypen, und um sicherzustellen, hatten Sie die Funktionalität, die ärzte benötigen, um die Behandlung der Akuten Respiratorischen Distress-Syndrom, verursacht durch COVID-19.

„Die Entwicklung einer skalierbaren ventilator wurde eine Erfahrung, erinnert an high-school-science-Messen“, sagte LLNL Maschinenbau-Ingenieur Ken Enstrom, die die Arbeit auf dem testen der Prototypen. „Die Technik ist relativ einfach, und ein voll funktionsfähiger Prototyp entwickelt wurde, in einer Angelegenheit von ein paar Tagen. Die Arbeit mit diesem Experten-team gab mir Hoffnung und motivation, dass wir dazu beitragen könnten, lösen zu helfen diese Nachfrage problem.“

Kotovsky, sagte während der Prototyp-ventilator ist zu simpel, es ist high-functioning und gedacht „vorwärts kompatibel,“ in der Lage, zusätzliche features in Zukunft wie drahtlose überwachung zu schützen Kliniker von überschüssigem Exposition.

In einem „all-hands-on-deck“ – Aufwand erinnert an ein Kriegs-halt, LLNL ist nur eine von vielen Institutionen und privaten Unternehmen, die Projektierung, den Bau oder Beschaffung von Materialien für neuartige einfachen Ventilatoren, verbinden von Ford, dem Massachusetts Institute of Technologie, Dyson, Sandia National Laboratory, der University of California, Berkeley, General Motors, Virgin Orbit, Tesla und andere.