I ricercatori dell'Università del Texas ad Austin stanno costruendo un nuovo tipo di ventilatore fatto di materiale economico, materiali ampiamente disponibili per aiutare a soddisfare la domanda creata dalla diffusione di COVID-19 per questi dispositivi critici che aiutano i pazienti a respirare.

I ventilatori diventano necessari quando i pazienti non possono respirare da soli, pompando fisicamente ossigeno nei loro polmoni. Sono scarse. Ecco perché i ricercatori stanno costruendo un "ventilatore a ponte" che può essere replicato e prodotto in serie da altri.

"Il problema è che quando le unità di terapia intensiva si riempiono, non ci sono più ventilatori, "ha detto Thomas Milner, professore presso il Dipartimento di Ingegneria Biomedica della Cockrell School of Engineering, chi sta guidando il progetto. "E non puoi portare nuovi letti in terapia intensiva perché non hai i ventilatori".

Gli ospedali in tutto il Texas avevano una stima di 3, 730 ventilatori nel 2009 durante la pandemia H1N1, secondo una ricerca pubblicata nel 2017. Tale offerta è sufficiente per gestire le esigenze dei pazienti durante scenari di pandemia da lievi a moderati. Però, durante uno scenario più grave, la domanda prevista in tutto lo stato sarebbe tra i primi 10, 000 ventilatori, la ricerca ha trovato, risorse di gran lunga superiori al 2009.

Il dispositivo si chiama Austin Bridge Breathing Unit, e utilizza un rianimatore manuale, uno strumento comune chiamato borsa AMBU (unità di respirazione medica artificiale). L'AMBU è un dispositivo portatile approvato dalla Food and Drug Administration degli Stati Uniti che include una borsa che si riempie di ossigeno e una maschera che i pazienti indossano per ricevere la ventilazione. Però, l'unità richiede che una persona comprima frequentemente la sacca per aiutare i pazienti a respirare, un compito impegnativo in un momento in cui il personale medico in tutto il paese è ridotto al minimo a causa del coronavirus. Il team aveva bisogno di un modo per comprimere automaticamente la sacca per portare ossigeno ai pazienti.

Un motorino del tergicristallo tirato da una Toyota Camry aziona una piccola ruota girevole che spinge verso il basso la borsa per controllare il flusso di ossigeno. Quattro potenziometri controllano la frequenza respiratoria, il volume di ossigeno somministrato ai pazienti, il tempo per inspirare e la pressione massima.

"Essenzialmente, stiamo sostituendo la mano umana che normalmente si preme contro la sacca per iniettare ossigeno nei polmoni del paziente, " ha detto Milner.

Milner ha detto che un collega ha avuto l'idea di utilizzare un motorino del tergicristallo durante una sessione di brainstorming. Questi motori sono disponibili, affidabile ed economico. Vengono sottoposti a test approfonditi come parte del processo di produzione automobilistica. Il team ha impiegato un po' di tempo per capire il motore, ma hanno lavorato con un meccanico locale per imparare i dettagli.

Il team sta testando il dispositivo su un manichino della Dell Medical School di UT e testando i polmoni forniti da UT Health San Antonio.

Una volta che il team ha esaminato il suo prototipo, il piano è fornire una licenza aperta al design in modo che chiunque possa realizzare il proprio a basso costo, ventilatore affidabile. I ricercatori e un team della Dell Medical School stanno discutendo con numerosi partner di produzione, con l'obiettivo di produrre rapidamente almeno 2, 000 ventilatori. La Unorthodox Ventures di Austin si è impegnata a produrre cinque prototipi da sottoporre a stress test da parte del team.

Poiché i componenti del dispositivo sono regolati individualmente, Milner spera nell'approvazione nel giro di settimane anziché mesi. Solo recentemente, la FDA ha emesso un protocollo di autorizzazione all'uso di emergenza per accelerare la produzione di ventilatori e altri dispositivi respiratori.

"Veramente, tutto ciò che stiamo facendo è fare ciò che diremmo è una semplice modifica di come spingi la borsa, " ha detto Milner.

La sua squadra di UT include Arnold Estrada, Scott Jenny, Nitesh Katta, Aydin Zahedivash, Tim Phillips e Austin McElroy. Anche numerosi medici stanno contribuendo al progetto, incluso il dottor Paul Harford della Dell Medical School, e dott. Stephen Derdak e Marc Feldman e il terapista respiratorio Richard Wettstein, tutto da UT Health San Antonio. Il gruppo fa parte di un Consorzio Ponte Ventilatori, guidato dal dottor Brian Wong, assistente presidente del Dipartimento di Otorinolaringoiatria presso la School of Medicine dell'Università della California, Irvine, che mira a produrre ventilatori alternativi in ​​mezzo a una carenza a livello nazionale.

Milner ha notato gli sforzi impressionanti delle università in tutto il paese, tra cui l'Università del Texas ad Austin, per passare rapidamente ai progetti COVID-19 dopo che la maggior parte della ricerca è stata interrotta dalla pandemia. Un altro esempio recente di questo sforzo è venuto dall'Università del Minnesota la scorsa settimana, quando un anestesista cardiaco è andato "a pieno regime con MacGyver, "costruire un prototipo di ventilatore con 150 dollari di pezzi di ricambio trovati in un laboratorio di dispositivi medici.