Mercedes разработал аппарат искусственной вентиляции легких для больных COVID-19. Специалисты Центра НТИ СПбПУ провели аналитическое исследование этой разработки

30 апреля 2020 года телекомпания НТВ обратилась в Центр компетенций НТИ СПбПУ «Новые производственные технологии» (Центр НТИ СПбПУ) за экспертным комментарием относительно разработки инженеров Mercedes AMG High Performance Powertrains – аппарата искусственной вентиляции легких для больных COVID-19. В новости, вышедшей 13 мая, была использована лишь небольшая часть подготовленных аналитических материалов. В этой статьей представлены дополнительные факты, полученные в ходе исследования специалистами Центра НТИ СПбПУ.

Разработка компании Mercedes AMG High Performance Powertrains – пример успешного переключения производства на борьбу с COVID-19.

30 марта 2020 года вещательная корпорация Би-би-си сообщила, что инженеры команды «Формулы-1» Mercedes и Университетского колледжа Лондона менее чем за неделю создали дыхательный аппарат для пациентов с коронавирусом. Чтобы подавать кислород пораженным легким, ему не требуется вентилятор. Подобная терапия основана на режиме искусственной вентиляции легких постоянным положительным давлением СИПАП (CPAP, Continuous Positive Airway Pressure).

Аппараты СИПАП были одобрены Управлением по контролю лекарственных средств и изделий медицинского назначения Великобритании. Клинические испытания прошли успешно, и ведомство сделало первый заказ на 10 тыс. устройств.
На заводе Mercedes в центральной части Англии в городе Бриксворт налажено производство 1 тыс. аппаратов в сутки.
Также аппараты СИПАП одобрены Управлением США по контролю за качеством пищевых продуктов и лекарственных средств (FDA).

8 апреля 2020 года команда разработчиков объявила, что выкладывает в свободный доступ чертежи разработанных аппаратов. Все необходимые данные доступны по ссылке: https://covid19research.uclb.com/product/ucl-cpap.

Аппарат СИПАП действует по принципу эффекта Вентури: давление газа понижается в более узком пространстве, обогащенный кислородом воздух подается в организм пациента через маску без использования трубок, которые вставляются в трахею.

Подобный метод, в отличие от инвазивной механической вентиляции легких (ИВЛ), не требует сильного наркоза и введения интубационной трубки в дыхательные пути пациента.

Источник: bbc.com

В то же время СИПАП-аппарат нельзя считать альтернативой ИВЛ. Он – промежуточное звено между простой кислородной маской и ИВЛ и может быть эффективен на начальном этапе болезни или при среднетяжелом ее протекании.

Аппараты СИПАП применяются в Китае и Италии для облегчения состояния пациентов с COVID-19. Согласно первичным данным из итальянской области Ломбардия, 50% пациентов, которых подключили к таким устройствам, не пришлось переводить на ИВЛ.

Эксперты называют следующие преимущества СИПАП-аппаратов:

• количество существующих машин СИПАП значительно превышает количество аппаратов ИВЛ;
• их проще и дешевле приобрести (стоимость аппаратов СИПАП – около $800);
• производственные мощности могут быть увеличены гораздо быстрее.

Источник: formula1.com

В интервью телекомпании НТВ проректор по перспективным проектам Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (СПбПУ), руководитель Инжинирингового центра «Центр компьютерного инжиниринга» СПбПУ и Центра НТИ СПбПУ Алексей Боровков отметил, что в Санкт-Петербурге есть все возможности, чтобы оперативно наладить производство аппаратов СИПАП.

«Для того чтобы наладить производство, необходим минимум технологий: литье деталей из полимеров (силикон) медицинского назначения, далее – металлообрабатывающее оборудование (ЧПУ-станки) и материалы (нержавеющая сталь). Много, кто этим занимается. В чистом виде – это быстрая переналадка производства», – сказал Алексей Боровков.

Он также отметил, что петербургским компаниям, обладающим необходимыми материалами и станками, нужно только объединиться, то есть создать проектный консорциум, тем более что все чертежи и подробное описание технологии команда разработчиков предоставляет бесплатно.

Эффект Вентури, являющийся следствием из закона Бернулли (1738), заключается в падении давления, когда поток жидкости или газа протекает через суженную часть трубы. Этот эффект назван в честь итальянского физика Джованни Вентури (1746–1822).
Знаменитый инцидент – столкновение лайнера «Олимпик» с крейсером «Хоук» в 1911 году часто приводят в качестве иллюстрации этого эффекта (например Я. И. Перельман в «Занимательной Физике»): корабли двигались относительно воды со значительной скоростью, в результате чего давление между ними было меньше, чем давление снаружи и относительно маленький «Хоук» врезался в «Олимпик».
Этим же принципом – зависимостью давления от скорости – объясняется явление, когда при очень сильном ветре стекла вылетают наружу, а не внутрь – скорость снаружи больше, а давление меньше, и стекло выдавливает атмосферным давлением изнутри.