تصویر: Shutterstock
 
در سرتاسر جهان، مردم در تلاشند تا ونتیلاتورها یا هوا رسان‌های به شدت مورد نیاز را طراحی کرده و بسازند تا با کمبود جهانی عرضه آن مقابله کنند. بنا بر گزارش‌ها، یکی از بیمارستان‌های نیویورک از فرط لاعلاجی تلاش کرده است با هر دستگاه هوا رسان دو بیمار را درمان کند.
 
در 26 مارس، بیانیه مشترکی منتشر شده توسط انجمن متخصصان بی هوشی آمریکا، در رابطه با بیماران مبتلا به COVID-19  توصیه کرد:
 
… نباید برای به اشتراک گذاشتن ونتیلاتورهای مکانیکی تلاش شود زیرا این کار با تجهیزات فعلی نمی‌تواند با ایمنی انجام شود.
 
ونتیلاتورها با کمک به ریه‌ها برای استنشاق و بازدم هوا، به نفس کشیدن بیمار کمک می‌کنند. این دستگاه‌ها برای درمان بیماران مبتلا به شرایطی از جمله ذات الریه، آسیب مغزی و سکته مغزی استفاده می‌شوند.
 
ویروس SARS-CoV-2 (که باعث بیماری COVID-19 می شود) به دستگاه تنفسی حمله می‌کند. هنگام آلوده شدن، توانایی تنفسی بیمار به خطر می‌افتد. در موارد خفیف، تنفس یا حمایت تنفسی با استفاده از وسایل غیر تهاجمی مانند ارسال هوای غنی از اکسیژن از طریق ماسکِ صورت امکان پذیر است.
 
در موارد شدیدتر، وقتی بیمار دچار پریشانی حاد تنفسی می‌شود، نیاز به شکلی تهاجمی از پشتیبانی تنفسی دارد. این کار از طریق راه هوایی مصنوعی ارائه می‌شود. یک لوله متصل به یک دستگاه ونتیلاتور داخل دهان یا بینی بیمار (تا پایین نای) یا از طریق یک سوراخ ایجاد شده در گردن وارد می‌شود.
 

دم و بازدم

وظیفه اصلی یک ونتیلاتور، پمپ کردن یا وارد کردن هوای غنی از اکسیژن به ریه‌ها است. به این “اکسیژن رسانی” گفته می‌شود. ونتیلاتورها همچنین در از بین بردن دی اکسید کربن از ریه‌ها کمک می‌کنند، و از این عملیات با عنوان “تهویه” یا تجدید هوا یاد می‌شود.
 
یک نوع اصلی ونتیلاتور Bag Valve Mask (BVM) است. BVM ، که با عنوان Ambu Bag نیز شناخته می‌شود، توسط شخصی که کیسه‌ای که خود باد می‌شود را فشار می‌دهد، به صورت دستی اداره می‌شود. این یک ابزار ضروری برای خدمه آمبولانس، اولین پاسخ دهندگان و بخش مراقبت‌های ویژه است. سبک، جمع و جور و استفاده از آن آسان است.
 
با این حال، در شرایطی که تبادل هوای ثابت و کنترل شده (ورود اکسیژن ، خروج دی اکسید کربن) مورد نیاز است، وجود ونتیلاتورهای مکانیکی لازم است. اینها یک محصول پزشکی اصلی و روتین هستند.
 
یک ونتیلاتور مکانیکی شامل یک جعبه کامپیوتری است که در بالای یک چرخ دستی متحرک قرار دارد. مجموعه‌ای از صفحات نمایش، شماره گیری‌ها، کابل‌های داده، کابل‌های برق و لوله‌های گازی وجود دارد. ونتیلاتورهای مکانیکی مدرن قطعات بسیار پیچیده و پیشرفته‌ای از تجهیزات هستند. افزایش پیچیدگی آنها در مقایسه با کیسه‌هایAmbu ، امکان مراقبت بالاتری را فراهم می‌کند.
 
ویژگی‌های اضافی و اقدامات کنترلی ونتیلاتورهای مکانیکی امکان تنظیماتی از جمله در موارد زیر را می‌دهد:
 
* استنشاق چه مدت طول می‌کشد
* چه مقدار هوا دریافت می‌شود
* چند بار هوا دریافت می‌شود
* غلظت اکسیژن در هوا (هوا حدوداً شامل 21٪ اکسیژن است، اما در بعضی موارد درصد اکسیژن افزایش می یابد)
* چه فشارهایی به ریه‌های بیمار وارد می‌شود
* درجه حرارت و رطوبت هوا
 

ونتیلاتورها – یک پروژه DIY (خودساز)؟

ساخت یک ونتیلاتور مکانیکی نیاز به تخصص قابل توجهی در زمینه تحقیق، طراحی و ساخت دارد. ساخت ونتیلاتور مکانیکی تجاری به معنای اطمینان از قابلیت اعتماد، قابلیت سرویس دهی و پایبندی به استانداردهای نظارتی دقیق است.
 
همه این موارد بسیار حیاتی است، زیرا غالباً از ونتیلاتورهای مکانیکی در شرایط زندگی و مرگ استفاده می‌شود. و به همین دلیل به ارزان قیمتی سایر دستگاه‌های پزشکی تخصصی نیستند. یک ونتیلاتور مکانیکی می‌تواند تا 50،000 دلار هزینه داشته باشد.
 
در پاسخ به نیاز جهانی به دستگاه‌های ونتیلاتور، گروه‌های مختلفی از سراسر جهان با طرح‌های ونتیلاتوری جایگزین ظاهر شده‌اند که هر کدام ادعای طراحی خود را دارند مبنی بر این که می‌توانند به سرعت و ارزان تولید شوند.
 
تعدادی از این ونتیلاتورهای مکانیکی DIY (do-it-yoursef یا خودساز) بر اساس طرح Ambu Bag ساخته شده‌اند، شامل تهویه باز ریه و پیشنهاداتی ازTriple 8 Racing ، شرکت هوا فضای ریچارد برانسون Virgin Orbit  و شرکت لوازم خانگی و باغی انگلیس Gtech.
 
اما، به جای تکیه بر فعال سازی دستی مانند کیسهAmbu Bag ، این طرح‌ها از اتوماسیون مکانیکی برای فشار و رها کردن کیسه در فواصل دلخواه استفاده می‌کنند. برخی از کنترل‌های اساسی در دسترس هستند، اما مهمترین مزیت، سادگی ذاتی آنها است.
 

بازیکنان بزرگی به مسابقه می‌پیوندند

پیشنهادهای پیچیده‌تر ونتیلاتور نیز نمایان شده است. Ventilator Mechanano Milano (MVM) از طراحی دهه 1960 الهام گرفته شده است و از اکسیژن طبی تحت فشار در بیمارستانها برای به کار انداختن ونتیلاتور استفاده می‌کند. در پاسخ به نیاز جهانی به دستگاه‌های ونتیلاتور، گروه‌های مختلفی از سراسر جهان با طرح‌های ونتیلاتوری جایگزین ظاهر شده‌اند که هر کدام ادعای طراحی خود را دارند مبنی بر این که می‌توانند به سرعت و ارزان تولید شوند. این، واحد را به طور قابل ملاحظه‌ای ساده می‌سازد، زیرا نیازی به موتور ندارد.
 
MVM  توسط بیش از صد دانشگاهی و محقق از سراسر جهان طراحی شده است. این سیستم حتی دارای یک سیستم کنترلی است که از طریق اتصال وای‌فای فعال می‌شود.
 
پس از درخواست فوری نخست وزیر بریتانیا، بوریس جانسون، که در مبارزه با COVID-19 به بخش ICU منتقل شد، یک پیشنهاد که به نحو نزدیکتری منعکس کننده ونتیلاتورهای موجود است توسط دیسون (Dyson) ارائه شد. ونتیلاتور Dyson ، در کمال تعجب، یک موتور از یکی از جاروبرقی‌های نمادین شرکت را در خود جای داده است.
 
Dyson  یک شرکت طراحی و ساخت بین المللی شناخته شده است. چرخش محوری منابع آن به سمت تولید یک ونتیلاتور مکانیکی آن قدر مشکل نیست که برای شرکتهای دیگر هست. به علاوه، مدیریت حرکت هوا یک عملکرد اصلی محصولات Dyson است (به طور عمده جاروبرقی، پنکه و سشوار).
 
نکته مهم این که، Dyson  تنها در صورت رعایت مشخصات تعیین شده توسط مقامات بهداشتی انگلیس، دستگاه تنفس خود را آزاد می‌کند.
 
اما در حالی که مسابقه طراحی و ساخت ونتیلاتورهای مورد نیاز به نحو گسترده‌ای ادامه دارد، کارکنان بهداشتی در خطوط مقدم باید با آنچه در اختیار دارند کار کنند. امیدواریم که این تلاشهای جمعی به زودی بتوانند برخی از استرسهای آنها را کاهش دهند.
 
منبع: بترو پاندولفو – University of Technology Sydney