تصميم لجهاز تنفس اصطناعي يمكن صنعه بقيمة 100 دولار فقط ينشر لأول مرة على الانترنت
ستنشر
MIT تصميما مجانيا عبر
الإنترنت لجهاز تنفس للطوارئ يمكن بناؤه مقابل 100 دولار
يتناسب الجهاز الجديد
مع حقيبة Ambu ، والتي تمتلكها المستشفيات بالفعل بوفرة. مصممة للضغط باليد ، وبدلاً من ذلك يتم عصرها بواسطة المجاذيف
الميكانيكية (الوسط) مدفوعة بمحرك صغير. هذا يوجه الهواء من خلال أنبوب يتم وضعه في مجرى الهواء للمريض
سيتم نشر
الاعتبارات السريرية والتصميمية على الإنترنت ؛ الهدف هو دعم التوسع السريع في إنتاج الأجهزة لتخفيف النقص في
المستشفيات.
واحدة من أكثر حالات
النقص إلحاحًا التي تواجه المستشفيات أثناء طوارئ Covid-19 هي نقص أجهزة التنفس
يمكن لهذه الآلات
إبقاء المرضى يتنفسون عندما لا يعودون قادرين على التنفس بمفردهم ، ويمكن أن تكلف
حوالي 30000 دولار لكل منهم. الآن ، يعمل فريق تطوعي سريع التجميع من المهندسين والأطباء وعلماء
الكمبيوتر وغيرهم ، متمركزين في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، على تطبيق بديل آمن وغير مكلف للاستخدام في
حالات الطوارئ ، والذي يمكن بناؤه بسرعة حول العالم.
تم تشكيل الفريق ،
المسمى MIT E-Vent (لجهاز
التنفس الصناعي في حالات الطوارئ) ، في 12 مارس 2020 ، استجابة للانتشار السريع
لوباء Covid-19. تم الجمع
بين أعضائها من خلال تحريض الأطباء والأصدقاء وتدفقات مفاجئة من البريد تشير إلى
مشروع تم إجراؤه قبل عقد في MIT class 2.75 (تصميم الجهاز الطبي). قام الطلاب الذين يعملون بالتشاور مع الأطباء المحليين بتصميم جهاز تنفس
بسيط يمكن بناؤه باستخدام أجزاء تبلغ قيمتها حوالي 100 دولار. نشروا ورقة تفصيلية عن تصميمهم واختبارهم ، لكن العمل انتهى في تلك
المرحلة. الآن ،
مع وجود حاجة عالمية كبيرة تلوح في الأفق ، استأنف فريق جديد مرتبط بهذه الدورة ،
المشروع بوتيرة متسارعة للغاية.
يوضح هذا الإعداد
المستخدم للاختبار الأولي لإصدار سابق من تصميم النموذج الأولي منخفض التكلفة الذي
يمكن أن يوفر النشر السريع للمستشفيات التي تواجه نقصًا في المعدات الحيوية. الائتمان: بإذن من الباحثين
إن مفتاح بديل التنفس
البسيط وغير المكلّف هو كيس بلاستيكي يعمل يدويًا يسمى جهاز إعادة تنشيط صمام
الحقائب ، أو حقيبة أمبو ، التي تمتلكها المستشفيات بالفعل بكميات كبيرة. تم تصميم هذه ليتم تشغيلها يدويًا ، من قبل أخصائي طبي أو فني طوارئ ،
لتوفير أنفاس للمريض في حالات مثل السكتة القلبية ، حتى يتوفر تدخل مثل جهاز
التنفس الصناعي. يتم
إدخال أنبوب في مجرى الهواء للمريض ، كما هو الحال مع جهاز التنفس الصناعي في
المستشفى ، ولكن بعد ذلك يتم ضخ الهواء في الرئتين بالضغط على الكيس المرن وتحريره. هذه مهمة للعاملين المهرة ، المدربين على كيفية تقييم المريض وضبط
توقيت وضغط الضخ وفقًا لذلك.
كان الابتكار الذي
بدأته فئة MIT السابقة ، والذي يتم
صقله واختباره بسرعة من قبل الفريق الجديد ، هو ابتكار نظام ميكانيكي للقيام
بالضغط وإطلاق حقيبة Ambu ، لأن هذا ليس شيئًا يمكن توقعه من الشخص تفعل لأي فترة ممتدة. ولكن من الأهمية بمكان أن لا يتسبب هذا النظام في إتلاف الكيس وأن
يكون قابلاً للتحكم فيه ، بحيث يمكن تخصيص كمية الهواء والضغوط التي يتم توصيلها
للمريض المعين. يجب أن
يكون الجهاز موثوقًا جدًا ، نظرًا لأن الفشل غير المتوقع للجهاز يمكن أن يكون
مميتًا ، ولكن وفقًا لتصميم فريق MIT ، يمكن تشغيل الحقيبة يدويًا على الفور.
يُظهر إعداد الاختبار
في المختبر أحدث إصدار من الجهاز الذي يخضع للاختبار الأولي. الائتمان: بإذن من الباحثين
ويشعر الفريق بقلق
خاص بشأن إمكانية قيام أصحاب الأعمال ذوي النوايا الحسنة ولكن عديمي الخبرة
بمحاولة إعادة إنتاج هذا النظام دون المعرفة السريرية اللازمة أو الخبرة بالأجهزة
التي يمكن أن تعمل لعدة أيام ؛ ستكون هناك حاجة إلى حوالي مليون دورة لدعم مريض مهوى على مدى أسبوعين. علاوة على ذلك ، يتطلب الأمر كودًا يتحمل الأخطاء ، لأن أجهزة التنفس
هي أجهزة دقيقة تؤدي وظيفة حرجة في الحياة. للمساعدة في الحد من انتشار المعلومات الخاطئة أو النصائح غير
المدروسة ، أضاف الفريق إلى موقعه على الويب موارد معلومات تم التحقق منها بشأن
الاستخدام السريري للمراوح ومتطلبات التدريب والمراقبة في استخدام مثل هذه الأنظمة
يقول أحد أعضاء
الفريق: "ننشر إرشادات التصميم (السريرية والميكانيكية والكهربائية / عناصر
التحكم والاختبار) على أساس متجدد أثناء تطويرها وتوثيقها". "نحن نشجع فرق الهندسة السريرية القادرة على العمل مع مواردهم المحلية
، مع اتباع المواصفات الرئيسية ومعلومات السلامة ، ونرحب بأي مدخلات قد تكون لدى
فرق أخرى."
يشدد الباحثون على أن
هذا ليس مشروعًا للقيام به بنفسك ، لأنه يتطلب فهمًا متخصصًا للواجهة التقنية
السريرية ، والقدرة على العمل مع مراعاة المواصفات والمبادئ التوجيهية الصارمة
لإدارة الغذاء والدواء الأمريكية.
تظهر صورة مقربة من
النموذج الأولي كيف تتناسب حقيبة الإنعاش الطارئة (Ambu) ، باللون البنفسجي ، مع الجهاز. الائتمان: بإذن من الباحثين
وقال أحد أعضاء
الفريق إن هذه الأجهزة "يجب تصنيعها وفقًا لمتطلبات إدارة الأغذية والأدوية ،
ويجب استخدامها فقط تحت إشراف طبيب". "أصدرت وزارة الصحة والخدمات الإنسانية إشعارًا ينص على أن جميع
التدخلات الطبية المتعلقة بـ Covid-19 لم تعد خاضعة للمسؤولية ، ولكن هذا لا يغير عبء الرعاية لدينا." هو قال. "في الوقت الحاضر ، نحن بانتظار تعليقات إدارة الغذاء والدواء"
حول المشروع. "في
النهاية ، هدفنا هو الحصول على موافقة إدارة الغذاء والدواء الأمريكية. لكن هذه العملية تستغرق وقتا ".
يعمل فريق المتطوعين
بالكامل بدون تمويل ويعمل بشكل مجهول في الوقت الحالي لأن العديد منهم قد غمرهم
بالفعل استفسارات من الأشخاص الذين يريدون المزيد من المعلومات ، وهم قلقون من أن
تطغى عليهم المكالمات التي قد تتداخل مع عملهم في المشروع. يقول أحد أعضاء الفريق: "نود حقًا أن نظل مركزين". "وهذا أحد الأسباب التي تجعل الموقع ضروريًا للغاية ، حتى نتمكن من
التواصل مع أي شخص يريد أن يقرأ ما نقوم به ، وأيضًا حتى يتمكن الآخرون في جميع
أنحاء العالم من التواصل معنا."
"إن
الاعتبار الأساسي هو سلامة المرضى. لذلك كان علينا تحديد ما نطلق عليه الحد الأدنى من المتطلبات الوظيفية
السريرية ، "أي الحد الأدنى من الوظائف التي يحتاج الجهاز إلى القيام بها
ليكون آمنًا ومفيدًا ، كما يقول أحد أعضاء الفريق ، وهو مهندس و
MD. ويقول إن إحدى وظائفه
هي الترجمة بين اللغات المتخصصة التي يستخدمها المهندسون والأخصائيون الطبيون في
الفريق.
وقد تم تحديد الحد
الأدنى من المتطلبات من قبل فريق من الأطباء ذوي الخلفيات السريرية الواسعة ، بما
في ذلك التخدير والرعاية الحرجة ، كما يقول. بالتوازي ، عملت المجموعة على تصميم وبناء واختبار نموذج أولي محدث. كشفت الاختبارات الأولية عن الأحمال العالية التي يتكبدها الاستخدام
الفعلي ، وبعض نقاط الضعف التي تمت معالجتها بالفعل بحيث ، على حد تعبير الزملاء
المشاركين في الفريق ، "حتى الأستاذ يمكنه ركلها عبر الغرفة". وبعبارة أخرى ، كانت المحاولات المبكرة التي تركز على "القابلية
الفائقة" متفائلة للغاية.
تم بالفعل تصنيع
إصدارات جديدة ويجري إعدادها لاختبارات وظيفية إضافية. بالفعل ، يقول الفريق إن هناك معلومات كافية كافية على موقعه على
الويب للسماح للفرق الأخرى بالعمل بالتوازي معها ، كما أنها تضمنت روابط إلى فرق
أخرى تعمل على جهود تصميم مماثلة.
في أقل من أسبوع ،
انتقل الفريق من مقاعد فارغة إلى أول اختبارات واقعية له على نموذج أولي. يقول أحد أعضاء الفريق إنه في أقل من أسبوع عملوا فيه ، مدفوعًا
بتقارير عن الأطباء الذين اضطروا بالفعل إلى استخدام أجهزة التنفس ، والتركيز
الشديد الذي جلبته المجموعة المتنوعة لهذا المشروع ، فقد ولّدوا بالفعل "عدة
أطروحات تستحق" البحث.
يقول أحد أعضاء
الفريق إن الطبيعة المتعددة التخصصات للمجموعة كانت حاسمة. "الأوقات الأكثر إثارة وعندما يتحرك الفريق سريعًا حقًا عندما يكون
لدينا مهندس تصميم ، يجلس بجوار مهندس ضوابط ، يجلس بجوار خبير التصنيع ، مع طبيب
تخدير في WebEx ، كل النمذجة الصلبة ،
والترميز ، وجداول البيانات بالتوازي. نحن نناقش تفاصيل كل شيء من طرق تتبع بيانات العلامات الحيوية للمرضى
إلى أفضل المصادر للمحركات الكهربائية الصغيرة ".
إن شدة العمل ، مع
قيام الأشخاص بساعات طويلة كل يوم ، كانت متعبة ولكنها لم تبدد حماسهم. وقال: "نعمل جميعًا معًا ، والهدف في نهاية المطاف هو مساعدة
الناس ، لأن حياة الناس معلقة في الميزان بشكل مفهوم".
عمل المجموعة مطبوع في نسخة بي دي أف لمن أراد الاطلاع أكثر
المرجع: "تصميم
ونموذج أولي لجهاز التنفس الصناعي الميكانيكي المحمول منخفض التكلفة" بقلم
عبد المحسن الحسيني ، هيون جو لي ، جوستين نيجريتي ، ستيفن باولسون ، أميليا سيرفي
، ألكسندر سلوك وجوسي سوكونين.
