У Німеччині придумали, як швидко й дешево зібрати апарат штучного дихання

Докторантка Кароліне Зоммер, зазвичай, працює з мікропластиком. В університеті Марбурга вона розробляє фізичні методи, які б допомогли знайти в грязьовому осаді найдрібніші елементи, які є шкідливими для людини й довкілля. Але криза, викликана стрімким поширенням нового коронавірусу, змінила все і в Марбурзі. От уже два тижні під керівництвом свого професора Мартіна Коха 25-річна дослідниця спільно з медиками та фахівцями, що спеціалізуються на медичній техніці, розробляє апарат штучної вентиляції легень (ШВЛ), який можна було б з мінімальними затратами збирати та використовувати в усьому світі.

«Ідея полягає в тому, щоб розробити максимально простий пристрій, який можна було б виготовити не тільки у технологічно розвинених країнах на кшталт Німеччини, але й у країнах, що розвиваються», - розповідає докторантка. Взявшись реалізовувати цю ідею, Кароліне Зоммер та її колегам спочатку довелось швидко переорієнтуватися та освоїти нове поле діяльності. "Ми лише фізики, ми не спеціалісти в галузі штучного дихання", - визнає вона. Але натомість фізики знають, як з'єднувати компоненти, як паяти й програмувати.

Допомога інших науковців

Тим часом у команді, яка розробляє надпростий апарат штучної вентиляції легень, працює вже понад 40 фахівців з різних університетських інститутів, у тому числі й науковці, які спеціалізуються на медицині сну. Досвід останніх у цьому випадку є вкрай важливим, оскільки розробники покладають сподівання на апарат СPAP. Це пристрої, які використовують для терапії апное, тобто порушення дихання під час сну, що є причиною, наприклад, хропіння. Оскільки це доволі поширений розлад сну, близько трьох відсотків родин у Німеччині мають у себе вдома такі апарати.

Науковці з Марбурга вже зібрали перші два прототипи нового апарату ШВЛ. Для першого прототипу вони переобладнали саме апарат СPAP, встановивши на ньому двигун, спеціальний контрольний пристрій та відповідне програмне забезпечення. «Лікарі та техніки кажуть нам, що їм потрібно, а ми, фізики, намагаємось це реалізувати», - змальовує робочий процес Кароліне Зоммер. Компоненти, яких бракує, виготовляються за допомогою 3D-принтера.

Краще, ніж нічого

Переобладнані пристрої CPAP звичайно не є настільки потужними, як професійні апарати ШВЛ. Вони не можуть контролювати ані пульс, ані регулювати обсяг збагачення киснем крові. Однак апарати можна використовувати для пацієнтів, справи в яких уже йдуть на поправку. Таким чином звільнюються клінічні апарати ШВЛ, яких потребують нові пацієнти з важким перебігом COVID-19 і серйозними проблемами з диханням.

Лікарі з університетської клініки Марбурга й Гісена, які працюють у відділенні інтенсивної терапії, вже оцінили модифікований апарат CPAP. Їхнє враження позитивне. «Вони кажуть, що обов'язково використовували б цей пристрій, якби у них не було іншої можливості», - розповідає Кароліне Зоммер.

Існує ще простіший спосіб

Другий розроблений в університеті Марбурга апарат, також отримав позитивний відгук від лікарів. У його основі лежить так званий «мішок Амбу» - ручний дихальний пристрій для тимчасової вентиляції легенів.  Ці пристрої, як правило, застосовуються при наданні першої домедичної допомоги, і вони є доступними у великій кількості за низькою ціною. Апарати складаються з маски, яка прикладається до обличчя, і мішечка, що виконує роль насосу, який ритмічно стискають рукою, качаючи таким чином повітря для вентиляції легень. Фізики ж розробили механічний пристрій, який стискає мішечок автоматично.

Усі технічні характеристики та інструкції з розробки вже незабаром з'являється у відкритому доступі, каже Кароліне Зоммер. Таким чином можна буде будь-де в світі самостійно швидко й дешево налагодити виготовлення таких пристроїв. На веб-сайт марбурзького Інституту напівпровідникової фотоніки вже доступна інформація про проєкт The Breathing Project не лише німецькою, але також англійською, французькою, іспанською та арабською мовами.

Робота з ранку до ночі

Науковці в Марбурзі працюють з величезним натхненням. Робочий день розпочинається близько шостої ранку, і раніше дев'ятої вечора майже ніхто не йде додому. Багато хто працює на волонтерських засадах. Обіди для всієї команди замовляють через службу доставки. До речі, платить за них, як розповіла Кароліна Зоммер, професор з власної кишені. В команді, звичайно, не забувають і про запобіжні заходи в часи епідемії коронавірусу: всі тримаються на безпечній дистанції одне до одного. А сусідка одного з колег, пошила всім захисні маски, деякі навіть з квітчастим візерунком.

«Усі ми дуже позитивно налаштовані, - розповідає Кароліне Зоммер, з якою ми спілкувались телефоном. - Ми вражені від того, що за два тижні можна було все це зробити. Цього ніхто від нас не очікував». Вона сподівається, що вже найближчими днями розпочнеться виробництво, адже першого виробника вже вдалося знайти: німецька фірма Fritz Winter, яка спеціалізується на випуску комплектуючих передусім для автомобільної промисловості, готова змонтувати 50 апаратів штучного дихання за кресленнями науковців з Марбурга.