FDA批准通过呼吸机粒子物理学界设计

2020年5月5日上午09时01分

在短短六周,从3月19日至五月一日,物理学家和工程师组成的国际团队由金沙赌城的领导 克里斯蒂安galbiati 带来了呼吸机 从概念到FDA的批准。

美国。食品和药物管理局上周日公布,5月3日,该 机械呼吸器米兰(MVM) 安全下FDA的紧急使用授权,这在危机时期帮助支持公共卫生在美国使用。

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由金沙赌城的克里斯蒂安galbiati率领一个庞大的国际团队共同设计,测试并最终确定了机械通气米兰(MVM),低成本设计呼吸机引起的covid-19易于设备短缺。经FDA认证安全,生产已经开始,前20个呼吸机已经在自己的方式来医院。满负荷生产,下周开始,以每天50个通风机预期最初的制造速度。

这个 呼吸机的心血结晶 galbiati,教授的 物理 在金沙赌城 谁通常导致一种叫做阴暗面-20K暗物质实验。当在米兰锁定,一个城市的covid-19,galbiati听到呼吸机的短缺,并希望帮助重创。

“危机感之情溢于言表,”说galbiati。 “很明显,许多患者需要呼吸辅助“。

他伸手同胞阴暗面-20K研究人员开发用,可以使用常用的部件可以快速产生最少的组件的呼吸机。 D方舟事情研究者有丰富的经验 设计和使用复杂的尾气处理系统和复杂的控制系统,机械通风需要同样的功能。

“普林斯顿提供了超过15年的阴暗面项目,其目的是发现暗物质与基于氩探测器的大力支持,”说galbiati。 “为此,我们不得不应对独特的挑战,如开发特殊技术从地幔气井中提取的同位素耗尽氩,以及开发几百高度米的低温蒸馏塔,以进一步净化氩气。所有这一切,也离不开普林斯顿的支持是不可能的。我们的科技合作已发展到100个机构,包括许多有才华的研究人员具有较强的专业知识和涵盖近400名科学家诀窍在工业气体领域。当时刻到来了,我们已经准备好枢我们重视发展机械通风的问题,并把在这方面使用协作的集体的智慧。”

词迅速蔓延,拥有工程师和物理学家在九个国家 - 尤其是意大利,美国和加拿大 - 跳跃中的帮助。专家通常谁度过他们的日子构建和运行细腻探测器迅速地应用他们的技能和自愿自己的时间,建立了微妙的肺部设备。

“有我们从这样的粒子物理合作工作取得了巨大的好处,”史蒂夫布莱斯,中微子分中的头说: 费米国家加速器实验室。 “已经到位的结构具有较大的,国际化,多学科小组。我们可以重新任务结构上进行一些不同的工作,你可以更快速地移动。”

该MVM由内置于上世纪60年代的万利呼吸机的启发。设计简单,价格便宜,紧凑,而且只需要压缩氧气(或医用空气)和电功率来运行的源极。 mojtaba“莫急” safabakhsh,在普林斯顿等离子体物理实验室制造组组长,是最初的团队每周工作七天设计的一部分。一名机械工程师,他的设备的几个方面的设计提供专业知识。设计变量包括体积和压力控制  例如,当系统接管呼吸的病人,什么样的阀门有,如何电源的工作原理,以及软件组件。

“我们必须看到什么样的零件都可以通过供应链,我们可以得到什么样的硬件,我给我的关于如何解决这些工作的专业知识,” safabakhsh说。设计得简单,使用现成的零件。

现代的转折的经典曼利设计来自电子和控制系统。 “我们专注于软件,让硬件像最小的,因为它可以,”斯蒂芬p要么des,驻扎在欧洲核子研究中心阴暗面的一员,核研究欧洲组织说。

该项目尚未局限于暗物质的研究人员。通过原型工作时,团队配合医生,医疗设备制造商和监管机构合作,以确保他们创造有价值的东西,易于使用的医务人员,有一个强大的供应链,并可以迅速产生。

克里斯蒂安galbiati

克里斯蒂安galbiati

“的关键问题之一是什么之间的机技术上并和运营商如何与机器本身交互翻译,说:”埃莱娜gramellini,意大利的中微子物理学家谁与在意大利前线医生联络。

来自工业和医药专家们提出自己随时可用的咨询谁;医生测试精良的呼吸模拟器的MVM原型。 从伦巴第大区的covid-19病房麻醉师,由流行病影响最严重的地区之一,在该单元的设计提供详细的指导发挥了特殊的作用。 跨越10个不同的时区的合作者蔓延,对各个系统的工作能够围绕近着手时钟,使MVM从发布一个进步 预印纸 3月23日至 FDA批准 在5月1.

“这是我们的DNA进行合作跨越国界和实时作为粒子物理学家,” galbiati说。 “作为边框上升和供应链变得更加困难,但它仍然希望我的一盏明灯,能够以开展国际合作。它看到的是,虽然该病毒在飞机的速度在世界各地传播,研究在互联网的传播速度是非常重要的。如果有一种方式,这种病毒会被击败,这是如果研究能够获胜。”

而物理学家正在从远处用于协作, 远程办公和社交距离增加了新的复杂性。研究人员在家工作并没有获得他们的实验室 - 或者他们需要测试的所有部件。相反,他们通过因特网连接的各种组件。所以在意大利一个微控制器可以连接并接收写在美国的软件,然后请人测试在加拿大触摸屏上的接口。

由四月初,在临时3-d印刷的情况下完成了原型MVM单位是通过在意大利,并与世界各地的合作者严格的测试,使他们的方式 - 和他们的工作。

“这种努力是粒子物理学界关注社会需求的基础研究和应用示范,说:”费尔南多ferroni,在格兰萨索科学研究所教授,INFN的前主席,意大利核物理国家研究所“。运用了一种非常有效的方式几百人的努力,因为组织化程度和共同愿景这个社会的是可能的。这是一个惊人的结果,的确如此。”

最终的结果是一个开源的呼吸机关闭的,现成的部件,该MVM团队希望将关闭在很短的时间尺度的供应和需求之间的差距。硬件和软件的设计将可公开访问的,所以在原则上,任何人在世界上可以作出自己的版本。模块化设计还可以适应换出基于其在世界不同地区的可用性部分。此外,MVM是专门针对covid-19的患者,提供了两个关键的模式 - 全通风和温和的呼吸支持 - 可在一个单一的按一下按钮。最传统的呼吸机需要按半打按钮或不同的操作模式之间切换来完成同样的事情。 galbiati现在与elemaster等厂商致力于生产呼吸机,让他们他们最需要的地方。

“这是美妙的,以这样的高度熟练的科学家和工程师很有上进心组的工作,” 说过 阿瑟·麦克唐纳,2015年诺贝尔物理学奖获得者和加拿大在MVM参与,谁在20世纪80年代在普林斯顿任教头。 “,因为他们认为这是一种方式,他们可以利用他们的技能,以帮助在本轮全球性危机大家都在这方面的工作很难。我们正在为我们的团队成员和所有我们得到的外部支持的贡献非常感激。”

“MVM是一个新的范例,它显示了令人难以置信的影响,基础研究可能对社会,由于其产生新的知识和技术创新的独特能力;这也凸显了国际和多学科合作,以应对这一新时代的巨大挑战的重要性,说:” galbiati。“我们的机械通气米兰现在已经成为现实,我们希望这将有助于挽救许多人的生命“。

在MVM金沙赌城的合作者包括 彼得·埃尔默,高级研究的物理学家; 伯特·哈罗普在物理学高级技师和普林斯顿研究所科学和材料(棱镜)技术;安德烈ianni,在金沙赌城物理系b要么exino总工程师; 大卫·朗格中,计算物理学; 李欣然,一个物理研究生; 丹尼尔·马洛,普林斯顿的埃文斯克劳福德1911年教授物理的; 哈维尔·罗穆亚尔德斯在物理学的博士后研究员; mojtaba safabakhsh,在工程和技术基础设施在普林斯顿等离子体物理实验室制造组组长;和 杰夫·汤普森,是谁在棱镜相关院系电气工程助理教授。

[编者注:您可以从克里斯蒂安galbiati听到更多对的6月29日情节“我们吼“播客,可作为 音频 要么 视频与字幕]

研究和covid-19