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Im Inneren des Low-Cost-Beatmungsprojekts des MIT
Eine Version des Notfallbeatmungsdesigns des MIT E-Vent-Teams. MIT e-vent-Team
Als der Professor für Maschinenbau Alex Slocum Sr. '82, SM '83, PhD '85 und sein Sohn Alexander Slocum Jr. '08, SM '10, PhD '13 Anfang März begannen, die Berichte aus Italien zu hören, Sie wussten, dass eine Krise auf uns zukam. So viele Italiener, die mit Covid-19 ins Krankenhaus eingeliefert wurden, hatten Probleme, selbst zu atmen, dass das medizinische Personal gezwungen war, ihre Beatmungsgeräte zu rationieren, die potenziell lebensrettenden Geräte, die dafür sorgen, dass die Luft in einen Patienten strömt, dessen Lunge versagt. Slocum Jr., ein Maschinenbauingenieur, der jetzt als Chirurg am Medical College of Wisconsin arbeitet, hat die Daten untersucht, um den potenziellen Mangel an Beatmungsgeräten in diesem Land vorherzusagen.
Die Zahlen sind erschreckend, um es deutlich zu sagen, sagt er. Wir schätzten, dass bis April oder Mai ein Mangel von etwa 100.000 bis 200.000 Beatmungsgeräten möglich wäre.
Slocum Sr. zog ein entwickeltes Design heraus vor einem Jahrzehnt als studentisches Teamprojekt in der Klasse 2.75 (Medical Device Design) hatte er mit dem Forschungswissenschaftler Nevan Hanumara, SM ’06, PhD ’12 unterrichtet. Er und sein anderer Sohn, Jonathan Slocum ’14, SM ’15, ScD ’18, begannen mit dem Skizzieren von Ideen und schickten schnell ein grobes CAD-Modell an den Hobby Shop, wo Coby Unger die Teile druckte. Hanamura und die Slocums brachten schnell Freiwillige mit Fachwissen in den Bereichen mechanisches Design, Elektronik und Steuerung sowie Ärzte mit Erfahrung in der Behandlung von Atemwegserkrankungen zusammen. Das Team namens E-Vent begann ununterbrochen damit, das Design zu verfeinern, dessen Bau ursprünglich etwa 500 US-Dollar gekostet hatte (ein herkömmliches Beatmungsgerät kann 30.000 US-Dollar kosten), und begann mit der Veröffentlichung Forschung online. Innerhalb von vier Wochen lief in New York City die Produktion der ersten Geräte an, die direkt auf ihrer Arbeit basierten.
Diese Maschine, genannt die Spiro-Welle , erhielt im April eine vorläufige FDA-Zulassung; Das Konsortium von Unternehmen, die es produzieren – darunter 10XBeta, gegründet von Marcel Botha, SM ’06 – erwartete, schnell Hunderte von Einheiten an Krankenhäuser in New York und schließlich im ganzen Land zu liefern. Ab Mitte Mai entwickelte E-Vent das Design weiter und teilte das Gelernte in Form von Open-Source-Richtlinien, die lokale Teams an ihre Materialien und Bedürfnisse anpassen können.
Das Prinzip hinter dem ursprünglichen Design ist einfach: Nehmen Sie einen Notfall-Beatmungsbeutel (Ambu ist eine gängige Marke), der von Hand zusammengedrückt werden soll, und automatisieren Sie den Zusammendrückvorgang mit einem Paar gebogener Paddel, die von einem Motor angetrieben werden. Aber es gibt noch viel mehr, sagt Hanumara: Die Kontrollen sind wirklich knifflig, und sie erforderten viele Iterationen, als unser Verständnis der klinischen und sicherheitstechnischen Herausforderung wuchs.
Covid-Patienten benötigen oft eine Woche oder länger eine Beatmung, und in längeren Fällen würde das etwa eine Million Atemzüge bedeuten, fügt Slocum Jr. hinzu, der beim anfänglichen Hochfahren von E-Vent mitgewirkt hat. Die Paddel sind also so konzipiert, dass sie den Verschleiß der Tasche minimieren.
Zum Team gehören auch Daniela Rus, Leiterin von CSAIL; Albert Kwon ’08, HST ’13, Anästhesist am Westchester Medical Center in New York; und viele andere.
Obwohl unser Design ein voll ausgestattetes Beatmungsgerät nicht ersetzen kann, betont Hanumara, bietet es wichtige Beatmungsfunktionen, die es Gesundheitseinrichtungen unter Druck ermöglichen, ihre Beatmungsgeräte und Personal auf der Intensivstation besser zu rationieren.