Розуміння ІСУ вентиляцій: їх механізми та виклики в виробництві
У всьому світі існує термінова потреба інновувати та виробляти необхідні вентилятори для боротьби з значним браком постачання. Повідомлення свідчать, що одна лікарня в Нью-Йорку була змушена намагатися використовувати один вентилятор для двох пацієнтів через жахливі обставини.
Спільна заява, оприлюднена 26 березня Американським товариством анестезіологів, попередила про:
… практику спільного використання механічних вентиляторів, оскільки це створює ризики безпеки з доступним обладнанням.
Вентилятори відіграють ключову роль у підтримці дихальних функцій пацієнтів, полегшуючи вдихання та видихання повітря. Ці прилади є життєво важливими для осіб, які страждають від захворювань, таких як пневмонія, черепно-мозкові травми та інсульти. Вірус SARS-CoV-2, відповідальний за COVID-19, становить серйозну загрозу для дихальної системи, зменшуючи здатність пацієнтів дихати. У менш важких випадках підтримка через неінвазивні методи, такі як подавання збагаченого киснем повітря через маску, може бути достатньою.
Для більш критичних випадків, що включають гостру дихальну недостатність, необхідна інвазивна допомога. Ця форма підтримки забезпечується через штучний дихальний шлях. Трубка, підключена до вентилятора, вводиться або в рота чи носа (простягаючись вниз у трахею), або вводиться через хірургічно створений отвір у шиї.
Механіка дихання
Основна роль вентилятора полягає в забезпеченні киснем повітря легені — процес, відомий як “оксигенація”. Крім того, вентилятори полегшують виведення діоксиду вуглецю з легенів, що називається “вентиляцією”.
Одним із простих типів вентиляторів є маска з клапаном (BVM). Часто називаємий Ambu Bag, цей пристрій керується вручну, коли особа стискає саморасширюючийся міхур. Це незамінний інструмент для медичного персоналу, перших реагувальників і в критичній медичній практиці завдяки своїй легкості, компактності та зручності в користуванні.
Однак, коли необхідний постійний і регульований обмін повітря (кисень вхід, діоксид вуглецю вихід), механічні вентилятори приходять на допомогу. Ці пристрої є втіленням медичних технологій.
Механічний вентилятор складається з комп’ютеризованої консолі, яка розташована на мобільному візку, оснащеній безліччю дисплеїв, ручок, кабелів, джгутів живлення та газових трубок. Сучасні механічні вентилятори є складними та передовими приладами, що пропонують кращі можливості догляду в порівнянні з Ambu Bag.
Механічні вентилятори дозволяють тонке налаштування різних параметрів, включаючи:
- Тривалість вдиху для пацієнта
- Об’єм повітря, що подається
- Частота подачі повітря
- Концентрація кисню в повітрі (повітря зазвичай містить приблизно 21% кисню, хоча це може бути підвищено в певних ситуаціях)
- Тиск, що діє на легені пацієнта
- Температура та вологість повітря.
Виклики у виробництві вентиляторів
Створення механічного вентилятора вимагає значної кваліфікації у дослідженнях, дизайні та виробничих робочих процесах. Виробництво вентиляторів комерційного класу також передбачає забезпечення надійності, легкості обслуговування та суворого дотримання регуляторних стандартів.
Ці фактори є критичними, оскільки механічні вентилятори часто використовуються в ситуаціях, де на кону стоїть людське життя. Отже, як і інші спеціалізовані медичні пристрої, вони мають високу ціну. Один механічний вентилятор може коштувати близько 46 000 євро (приблизно 82 000 австралійських доларів).
У відповідь на глобальний попит на механічні вентилятори різні команди по всьому світу прагнуть запропонувати альтернативні дизайни вентиляторів, кожен з яких стверджує, що їхня модель є функціональною та може бути розроблена швидко та економічно.
Багато з цих механічних вентиляторів DIY є адаптаціями дизайну Ambu Bag, з концепціями, що виникають з таких джерел, як Triple 8 Racing, аерокосмічна компанія Річарда Бренсона Virgin Orbit та британська компанія Gtech, що спеціалізується на товарах для дому та саду.
На відміну від того, щоб покладатися на ручне керування, як у випадку з Ambu Bag, ці прототипи використовують механічну автоматизацію для ритмічного стиснення та розширення міхура. Хоча існують базові елементи управління, їхня найбільш помітна перевага полягає в їх вбудованій простоті.
Значні учасники ініціативи
Також з’явилися більш складні концепції вентиляторів. Серед них – механічний вентилятор Мілано (MVM), натхненний дизайном з 1960-х років. Ця модель використовує медичний кисень під тиском, доступний у лікарнях, що значно спрощує пристрій, оскільки йому не потрібен мотор.
Розробка MVM здійснювалася в результаті співпраці з понад ста вченими та дослідниками з усього світу і навіть має контрольну систему, що функціонує через Wi-Fi.
Однією з пропозицій, яка нагадує існуючі вентилятори, є пропозиція Dyson, що була запропонована за запитом британського прем’єра Бориса Джонсона, коли він перебував у лікарні в ІСУ, борючись з COVID-19. Вентилятор Dyson інтегрує мотор, що походить з однієї з його легендарних моделей пилососів.
Як всесвітньо визнана компанія з дизайну та виробництва, Dyson стикається з меншими труднощами при переході своїх ресурсів для створення механічного вентилятора. Адже управління потоком повітря є основою продуктів Dyson, які в основному включають пилососи, вентилятори та фени.
Критично важливо, що Dyson випустить свій вентилятор лише після того, як він відповідатиме специфікаціям, встановленим здоров’я влади Великої Британії.
У міру того, як триває гонка з розробки та виробництва цих життєво важливих вентиляторів, медичні працівники на передовій повинні продовжувати використовувати доступні ресурси. Сподіваємось, що ці колективні зусилля незабаром зменшать деякий тиск, з яким вони стикаються.
