fbpx
Tuesday, May 26Modern Manufacturing

MIT เร่งพัฒนาเครื่องช่วยหายใจ Open-source ราคาถูก

เพื่อตอบสนองต่อสถานการณ์ที่เปลี่ยนแปลงอย่างฉับไวและเลวร้ายลงอย่างต่อเนื่องโดยเฉพาะในสหรัฐอเมริกา ทีมนักวิจัยจากมหาวิทยาลัย MIT จึงได้เร่งพัฒนาเครื่องช่วยหายใจแบบ Open-source ที่มีราคาถูกแก้ไขปัญหาความขาดแคลนที่เกิดขึ้น

ที่มาภาพ: MIT, JC

สถานการณ์ฉุกเฉินไวรัส COVID-19 นั้น ทำให้เครื่องช่วยหายใจเกิดความขาดแคลนขึ้นเป็นอย่างมากทั่วโลก ซึ่งอุปกรณ์เหล่านี้มีความจำเป็นในการทำให้ผู้ป่วยที่ไม่สามารถหายใจเองได้ยังคงรักษาชีวิตเอาไว้ได้อยู่ซึ่งค่าใช้จ่ายสำหรับอุปกรณ์พิเศษนี้ตกอยู่ที่ 30,000 ดอลลาร์สหรัฐต่อเครื่อง

ทีมอาสาสมัครจาก MIT ที่มีทั้งวิศวกร แพทย์ นักวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์และสาขาอื่น ๆ จึงได้ร่วมมือกันพัฒนาเครื่องมือทางเลือกท่ามกลางเวลาวิกฤติเช่นนี้โดยให้ความสำคัญกับการที่สามารถผลิตได้อย่างรวดเร็วทั่วโลก

อุปกรณ์ชิ้นนี้มีชื่อว่า E-Vent (Emergency Ventilator) มีต้นแบบที่อ้างอิงจากชั้นเรียนการออกแบบอุปกรณ์ทางการแพทย์ โดยนักศึกษาทำงานร่วมกับแพทย์เพื่อออกแบบเครื่องช่วยหายใจที่มีความเรียบง่าย สามารถสร้างขึ้นได้ด้วยงบเพียงประมาณ 100 ดอลลาร์สหรัฐ​ ฯ เท่านั้น

[เอกสารอุปกรณ์การแพทย์ต้นแบบ]

กุญแจสำคัญของเครื่องมือราคาถูกนี้ คือ กระเป๋าพลาสติก Ambu Bag หรือ BVM ที่ใช้มือในการปั๊มอากาศเข้าไปยังผู้ป่วย ซึ่งโรงพยาบาลส่วนมากมีอุปกรณ์เหล่านี้อยู่แล้ว แน่นอนว่าการใช้งานเจ้าเครื่องนี้ไม่ว่าจะเป็นการสอดสายยางให้กับผู้ป่วยหรือการปั๊มล้วนต้องการผู้เชี่ยวชาญทั้งสิ้น

ทีมวิจัยจาก MIT ได้พัฒนาและออกแบบระบบกลไกทางวิศวกรรมเพื่อให้ทำการบีบและคลายปล่อยของ Ambu Bag เนื่องจากในสถานการณ์ทั่วไปการใช้งานอุปกรณ์นี้ไม่สามารถทำติดต่อกันได้เป็นระยะเวลานาน ความท้าทายอยู่ที่จะทำอย่างไรให้ระบบไม่ทำความเสียหายจากถุงและสามารถควบคุมได้เพื่อให้ปริมาณของอากาศรวมถึงแรงดันเพียงพอสำหรับผู้ป่วยแต่ละบุคคล

เป้าหมายเบื้องต้น คือ ทำอย่างไรที่เครื่องนี้สามารถสร้างขึ้นมาได้โดยไม่ต้องมีความรู้ด้านการแพทย์หรือมีความเชี่ยวชาญด้านฮาร์ดแวร์ ทำงานได้อย่างน้อย 1 ล้านวงรอบ สำหรับการช่วยหายใจประมาณ 2 อาทิตย์ ทั้งยังต้องทนและรองรับความผิดพลาดอื่น ๆ ที่อาจเกิดขึ้นได้เป็นอย่างดีเนื่องจากเป็นอุปกรณ์ช่วยชีวิตที่สำคัญยิ่ง

เครื่อง E-Vent นี้ได้ถูกออกแบบโดยอ้างอิงจาก World Health Association, FEMA, CDC และ Commonwealth of Massachusetts และอยู่ภายใต้ความตกลง Creative Commons – ShareAlike 4.0 International License

ความต้องการพื้นฐานสำหรับการใช้งาน E-Vent มีดังนี้

  1. ผู้ป่วยต้องอยู่ในความดูและของแพทย์หรือผู้เชี่ยวชาญที่ได้รับการฝึกฝนอย่างถูกต้อง
  2. ค่าที่ควบคุมได้ของเครื่องช่วยหายใจพื้นฐานมีดังนี้
    • BPM อัตราการหายใจต่อนาทีอยู่ระหว่าง 8 – 40 BPM
    • Tidal Volume (TV) อากาศที่ถูกผลักเข้าไปสู่ปอดอยู่ระหว่าง 200 – 800 มิลลิลิตร ขึ้นอยู่กับน้ำหนักตัวผู้ป่วย
    • I/E Ratio (อัตราหายใจ*หากแปลผิดพลาดรบกวนติดต่อเพื่อแก้ไข) ควรเริ่มต้นประมาณ 1:2 จะดีที่สุดหากปรับตั้งให้อยู่ระหว่าง 1:1 – 1:4* ได้
    • มีการช่วยเหลือในการตรวจดูแรงดันอย่างสม่ำเสมอ
  3. ช่องทางเดินอากาศต้องถูกติดตามสอดส่อง
    • แรงดันสูงสุดควรจำกัดไว้ที่ 40 ซ.ม. H2O แรงดัน Plateau ควรถูกจำกัดไว้ที่ 30 ซ.ม. H2O
    • การใช้วาล์ว Passive Mechanical Blow-off ควรกำหนดตายตัวไว้ที่ 40 ซ.ม. H2O
    • นักเทคนิคต้องอ่านแรงดัน Palteau และ PEEP ได้
    • ต้องการ PEEP ที่ 5 – 15 ซ.ม. H2O ผู้ป่วยหลายคนต้องการที่ 10 – 15 ซ.ม. H2O
  4. เมื่อสถานการณ์ใช้งานล้มเหลวต้องอุมัติให้กลับไปเป็นการปั๊มการหายใจด้วยมือ เช่น เมื่อระบบอัตโนมัติล้มเหลวให้รีบดำเนินการใช้อุปกรณ์ด้วยมือทันที
  5. มีระบบหมุนเวียนอากาศในห้องย่อมดีกว่าไม่มีเลย การผสมอ็อกซิเจนเข้ากับแก็สในอากาศเพื่อปรับ FiO2 นั้นไม่สำคัญในสถานการณ์วิกฤติ แต่มันจะดีกว่าถ้าความสามารถนั้นสามารถถูกปรับใช้กัการผสมของอากาศหรือแก็สในห้อง ซึ่งบางโรงพยาบาลได้ทำอยู่แล้ว
  6. COVID-19 สามารถแพร่เชื้อติดต่อในอากาศได้ การใช้ตัวกรอง HEPA จึงจำเป็นอย่างมากสำหรับการหายใจออกของผู้ป่วยหรือใช้ระหว่างเครื่องช่วยหายใจกับผู้ป่วย (ปลายท่อ) เพื่อปกป้องทีมทำงานจากการติดเชื้อ
  7. การแลกเปลี่ยนความร้อนและความชื้นต้องถูกใช้ในระบบวงจรหายใจ
  8. เมื่อมีการทำงานที่ล้มเหลวจะต้องมีระบบแจ้งเตือน

หากสนใจข้อมูลเพิ่มเติมสามารถเข้าไปติดตามได้ที่ [e-vent.mit.edu]

ที่มา:
Mit.edu

Thos
"I can't understand why people are frightened of new ideas. I'm frightened of the old ones"
John Milton Cage Jr.