FDA aprueba ventilador diseñado por comunidad de física de partículas
Un equipo internacional masivo dirigido por Cristian Galbiati de Princeton trabajó para diseñar, probar y finalizar el Mechanical Ventilator Milano (MVM), un ventilador de bajo costo diseñado para aliviar la escasez de dispositivos causada por COVID-19 . Con la aprobación de la FDA asegurada, la producción ha comenzado y los primeros 20 ventiladores ya están en camino a los hospitales. La producción completa comienza esta semana, con una tasa de fabricación inicial esperada de 50 ventiladores por día. Crédito: Studio Volpi
Un enorme equipo internacional dirigido por Cristian Galbiati de Princeton trabajó para diseñar, probar y finalizar el Mechanical Ventilator Milano (MVM), un ventilador de bajo costo diseñado para aliviar la escasez de dispositivos causada por COVID-19. Con la aprobación de la FDA asegurada, la producción ha comenzado y los primeros 20 ventiladores ya están en camino a los hospitales. La producción completa comienza la próxima semana, con una tasa de fabricación inicial esperada de 50 ventiladores por día.
Este ventilador es una creación de Galbiati, profesor de física en la Universidad de Princeton que normalmente dirige un experimento de materia oscura llamado DarkSide-20k. Durante el confinamiento en Milán, una ciudad muy afectada por el COVID-19, Galbiati se enteró de la escasez de ventiladores y quiso ayudar.
«La sensación de crisis era palpable», dijo Galbiati. «Estaba claro que muchos pacientes necesitarían asistencia respiratoria».
Se acercó a otros investigadores de DarkSide-20k para desarrollar un ventilador con componentes mínimos que se pudiera producir rápidamente utilizando piezas comúnmente disponibles. Los investigadores de la materia oscura tienen una amplia experiencia en el diseño y uso de sistemas sofisticados de manejo de gases y sistemas de control complejos, las mismas capacidades requeridas en los ventiladores mecánicos.
«Princeton brindó un fuerte apoyo durante más de 15 años para el proyecto DarkSide, cuyo objetivo es descubrir la materia oscura con un detector basado en argón», dijo Galbiati. «Con ese fin, tuvimos que enfrentar desafíos únicos, como desarrollar técnicas especiales para extraer argón agotado isotópicamente de los pozos de gas del manto y desarrollar columnas de destilación criogénica de varios cientos de metros de altura para purificar aún más el argón. Todo esto no han sido posibles sin el apoyo de Princeton. Nuestra colaboración científica ha crecido hasta abarcar a casi 400 científicos de 100 instituciones, incluidos muchos investigadores talentosos con una sólida experiencia y conocimientos en el campo de los gases técnicos. Cuando llegó el momento, estábamos listos para girar nuestra atención al problema de desarrollar ventiladores mecánicos y poner en uso en ese contexto los talentos colectivos de la colaboración».
La noticia se difundió rápidamente, con ingenieros y físicos en nueve países, especialmente Italia, Estados Unidos y Canadá. para ayudar. Los expertos que normalmente pasan sus días construyendo y haciendo funcionar detectores delicados rápidamente aplicaron sus habilidades y ofrecieron su tiempo para construir un dispositivo para pulmones delicados.
«Hemos obtenido un gran beneficio de la forma en que funcionan las colaboraciones de física de partículas «, dijo Steve Brice, jefe de la división de neutrinos en el Laboratorio Nacional de Aceleradores Fermi. «La estructura ya establecida tiene grandes grupos multidisciplinarios internacionales. Podemos reasignar esa estructura para trabajar en algo diferente, y puede moverse mucho más rápido».
El MVM está inspirado en el Manley ventilador construido en la década de 1960. El diseño es simple, económico, compacto y solo requiere oxígeno comprimido (o aire medicinal) y una fuente de energía eléctrica para funcionar. Mojtaba «Moji» Safabakhsh, jefe del grupo de Fabricación en el Laboratorio de Física de Plasma de Princeton, formó parte del equipo inicial que trabajó los siete días de la semana en el diseño. Como ingeniero mecánico, ofreció experiencia en el diseño de varios aspectos del dispositivo. Las variables de diseño incluyen control de volumen y presión, por ejemplo, cuándo el sistema se hace cargo de la respiración del paciente, qué tipo de válvula debe tener, cómo funciona la fuente de alimentación y los componentes del software.
«Teníamos que ver qué tipo de piezas estaban disponibles a través de la cadena de suministro, qué hardware podíamos obtener, y brindé mi experiencia sobre cómo podrían funcionar», dijo Safabakhsh. El diseño tenía que ser simple y utilizar piezas fácilmente disponibles.
El toque moderno del diseño clásico de Manley proviene de la electrónica y el sistema de control. «Nos estamos concentrando en el software y dejando que el hardware sea lo más mínimo posible», dijo Stephen Pordes, miembro de DarkSide destinado en el CERN, la Organización Europea para la Investigación Nuclear.
El proyecto ha no se ha limitado a los investigadores de la materia oscura. Mientras trabajaba en los prototipos, el equipo trabajó con médicos, fabricantes de dispositivos médicos y reguladores para garantizar que estuvieran creando algo valioso y fácil de usar para el personal médico, con una cadena de suministro sólida y que pudiera producirse rápidamente.
Expertos de la industria y la medicina estuvieron disponibles para consultas; los médicos probaron los prototipos de MVM en sofisticados simuladores de respiración. Los anestesiólogos de las salas de COVID-19 en Lombardía, uno de los distritos más afectados por la pandemia, desempeñaron un papel especial al proporcionar una guía detallada para el diseño de la unidad. Con colaboradores repartidos en 10 zonas horarias diferentes, el trabajo en varios sistemas pudo continuar casi las 24 horas del día, lo que permitió a MVM avanzar desde la publicación de un documento preliminar el 23 de marzo hasta la aprobación de la FDA el 1 de mayo.
«Es en nuestro ADN para colaborar a través de las fronteras y en tiempo real como físicos de partículas», dijo Galbiati. «A medida que aumentaban las fronteras y las cadenas de suministro se volvían más difíciles, seguía siendo un faro de esperanza para mí poder colaborar internacionalmente. Es importante ver que mientras el virus se propaga por todo el mundo a la velocidad de los aviones, la investigación es propagándose a la velocidad de Internet. Y si hay una manera de derrotar al virus, es si la investigación puede prevalecer».
Si bien los físicos están acostumbrados a colaborar a distancia, se agregó el teletrabajo y el distanciamiento social. nuevas complicaciones. Los investigadores que trabajaban desde casa no tenían acceso a su laboratorio ni a todas las piezas que necesitaban para realizar pruebas. En cambio, conectaron varios componentes a través de Internet. Entonces, un microcontrolador en Italia podría conectarse y recibir software escrito en los Estados Unidos, luego hacer que alguien pruebe la interfaz en una pantalla táctil en Canadá.
A principios de abril, se completaron las unidades MVM prototipo en 3-D- temporal. Los casos impresos se abrieron paso a través de pruebas rigurosas en Italia y con colaboradores de todo el mundo y funcionaron.
«Este esfuerzo es la demostración de que la comunidad de física de partículas presta atención a la aplicación de la investigación básica para las necesidades sociales, «, dijo Fernando Ferroni, profesor del Instituto de Ciencias Gran Sasso y ex presidente de INFN, el Instituto Nacional de Física Nuclear de Italia. «Haber aplicado los esfuerzos de cientos de personas de manera muy eficiente fue posible gracias al nivel de organización y la visión compartida de esta comunidad. Es un resultado sorprendente, de hecho».
El resultado final es una -ventilador de origen con piezas listas para usar que el equipo de MVM espera que cierre la brecha entre la oferta y la demanda en un corto plazo. Los diseños de hardware y software se harán de acceso público, por lo que, en principio, cualquier persona en el mundo podría hacer su propia versión. El diseño modular también se puede adaptar para intercambiar piezas según su disponibilidad en diferentes regiones del mundo. Además, el MVM está específicamente dirigido a pacientes con COVID-19 y ofrece dos modos clave: ventilación completa y soporte respiratorio más suave, disponibles con solo presionar un botón. La mayoría de los ventiladores tradicionales requieren presionar media docena de botones o alternar entre diferentes modos de funcionamiento para lograr lo mismo. Galbiati ahora está trabajando con Elemaster y otros fabricantes en la producción de ventiladores y llevarlos donde más se necesitan.
«Ha sido maravilloso trabajar con un grupo de científicos e ingenieros tan altamente capacitados y motivados», dijo Arthur McDonald, el premio Nobel de física de 2015 y el jefe de la participación de Canadá en MVM, quien enseñó en Princeton en la década de 1980. «Todos han estado trabajando duro en esto porque lo ven como una forma en que pueden usar sus habilidades para ayudar en esta crisis mundial. Estamos muy agradecidos por las contribuciones de los miembros de nuestro equipo y por todo el apoyo externo que hemos recibido. .»
«MVM es un nuevo paradigma, y muestra el increíble impacto que la investigación básica puede tener en la sociedad, gracias a su capacidad única para generar nuevo conocimiento e innovación tecnológica; también destaca la importancia de la y la colaboración multidisciplinar para afrontar los grandes retos de esta nueva era», dijo Galbiati. “Nuestro Ventilador Mecánico Milán ya es una realidad y esperamos que contribuya a salvar muchas vidas”.
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El ventilador simplificado diseñado por la comunidad de física de partículas obtiene la aprobación de la FDA Proporcionado por la Universidad de Princeton Cita: FDA aprueba el ventilador diseñado por la comunidad de física de partículas (12 de mayo de 2020) consultado el 31 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2020-05-fda-ventilator-particle-physics.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.