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All'interno del progetto di ventilazione a basso costo del MIT
Una versione del design del ventilatore di emergenza del team del MIT E-Vent. Team di eventi del MIT
Quando il professore di ingegneria meccanica Alex Slocum Sr. '82, SM '83, PhD '85, e suo figlio, Alexander Slocum Jr. '08, SM '10, PhD '13, hanno iniziato a sentire i rapporti fuori dall'Italia all'inizio di marzo, sapevano che una crisi si stava dirigendo verso di noi. Così tanti italiani ricoverati in ospedale per covid-19 avevano difficoltà a respirare da soli che il personale medico è stato costretto a razionare i propri ventilatori, i dispositivi potenzialmente salvavita che mantengono l'aria che fluisce in un paziente i cui polmoni stanno fallendo. Slocum Jr., un ingegnere meccanico che ora è residente in chirurgia presso il Medical College of Wisconsin, ha scavato nei dati per prevedere la potenziale carenza di ventilatori in questo paese.
I numeri sono spaventosi, per dirla senza mezzi termini, dice. Abbiamo stimato che una carenza di circa 100.000-200.000 ventilatori fosse possibile entro aprile o maggio.
Slocum Sr. ha tirato fuori un progetto sviluppato un decennio fa come progetto di un team di studenti nella classe 2.75 (Medical Device Design) aveva insegnato con il ricercatore Nevan Hanumara, SM '06, PhD '12. Lui e l'altro figlio, Jonathan Slocum '14, SM '15, ScD '18, hanno iniziato a disegnare idee e hanno inviato rapidamente un modello CAD approssimativo all'Hobby Shop, dove Coby Unger ha stampato le parti. Hanamura e gli Slocum hanno rapidamente riunito volontari con esperienza nella progettazione meccanica, elettronica e controlli, oltre a medici con esperienza nel trattamento delle malattie respiratorie. Il team, chiamato E-Vent, ha iniziato a lavorare senza sosta per perfezionare il progetto, che originariamente era costato circa $ 500 per costruire (un ventilatore convenzionale può costare $ 30.000), e ha iniziato a pubblicare il loro ricerca in linea. Nel giro di quattro settimane, a New York era iniziata la produzione dei primi dispositivi basati direttamente sul loro lavoro.
Quella macchina, chiamata il Onda Spiro , ha ottenuto l'approvazione preliminare della FDA ad aprile; il consorzio di aziende che lo producono, che include 10XBeta, fondata da Marcel Botha, SM '06, prevedeva di consegnare rapidamente centinaia di unità agli ospedali di New York e, infine, in tutto il paese. A metà maggio, E-Vent ha continuato a sviluppare ulteriormente il design e a condividere ciò che hanno appreso sotto forma di linee guida open source che i team locali possono adattare ai loro materiali e alle loro esigenze.
Il principio alla base del design originale è semplice: prendi una sacca per rianimatori di emergenza (Ambu è un marchio comune), progettata per essere schiacciata a mano, e automatizza l'azione di spremitura utilizzando una coppia di palette curve azionate da un motore. Ma c'è molto di più, dice Hanumara: I controlli sono davvero complicati e hanno richiesto molte iterazioni man mano che la nostra comprensione della sfida clinica e di sicurezza cresceva.
I pazienti affetti da Covid spesso richiedono ventilazione per una settimana o più e, in casi più lunghi, ciò significherebbe circa un milione di respiri, aggiunge Slocum Jr., che ha contribuito a guidare il ramp-up iniziale di E-Vent. Quindi le pagaie sono progettate per ridurre al minimo l'usura della borsa.
Fanno parte del team anche Daniela Rus, responsabile di CSAIL; Albert Kwon '08, HST '13, anestesista al Westchester Medical Center di New York; e molti altri.
Sebbene il nostro design non possa sostituire un ventilatore completo, sottolinea Hanumara, fornisce funzioni di ventilazione chiave che consentiranno alle strutture sanitarie sotto pressione di razionare meglio i ventilatori in terapia intensiva e le risorse umane.