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#Neues aus der Industrie
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Studentenerfindung gibt Patienten den Atem des Lebens
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Das Gerät des Teams der Rice University drückt automatisch Beutel-Ventilmasken zusammen, um Leben zu retten
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Natalie Dickman drückte die Tasche immer wieder zusammen, um ein Opfer eines Herzstillstands wiederzubeleben. Nach nur 3 Minuten konnte sie nicht mehr drücken.
"Der Patient war 30 Minuten lang unten gewesen und es gab leider keine große Hoffnung", sagte der Student der Rice University, ein baldiger Absolvent der Brown School of Engineering, der eine Schicht mit Houston EMS abdeckte, wie es von einer Reisklasse in Notfalltechniken gefordert wurde. "Ich durfte einpacken, aber sie lassen dich in den EMS-Einstellungen wechseln, weil sie wissen, dass du nicht mehr so genau sein wirst, wenn du diese 2- bis 3-Minuten-Marke erreicht hast. Du wirst wirklich müde."
Sie dachte oft darüber nach, als sie und ihre älteren Teamkollegen im letzten Jahr in der Oshman Engineering Design Kitchen (OEDK) von Rice arbeiteten, um ein kostengünstiges Gerät zu perfektionieren, das die Kompression von manuellen Beutel-Ventilmasken automatisiert, die Frischluft in die Lunge intubierter Patienten leiten.
Das Senior Capstone Design Team - die Bioingenieurstudenten Dickman, Carolina De Santiago, Karen Vasquez Ruiz und Aravind Sundaramraj, der Maschinenbau- und Berechnungsstudent Tim Nonet und der Maschinenbau-Student Madison Nasteff - ist bekannt als "Take a Breather"
Das Team hat ein System entwickelt, das die Taschen stundenlang und nicht minutenlang komprimiert, mit Einstellungen, die die richtige Luftmenge an Erwachsene, Kinder und Säuglinge abgeben. Das Gerät erscheint einfach - eine Box mit Paddles, die die Glühbirne rhythmisch um eine programmierte Menge drücken - aber die Technik dahinter ist es nicht.
Die Studenten benutzten einen 25 $ handelsüblichen Motor und einen 5 $ Mikrocontroller, um das Zahnstangengerät anzutreiben und zu programmieren, das hauptsächlich aus Kunststoffteilen besteht, die bei der ÖDK im 3D-Druckverfahren hergestellt wurden. Sie hoffen, dass die Verwendung kostengünstiger Materialien und die wachsende Verfügbarkeit von 3D-Druckern die Reparaturbarkeit ihrer Maschinen vor Ort erleichtert.
Sie gehen davon aus, dass das Gerät, das sie 117 Dollar in Teilen gekostet hat, am nützlichsten in Krankenhäusern mit geringer Ausstattung oder in Notfällen sein wird, wenn es nicht genügend tragbare Beatmungsgeräte gibt, um den Bedarf zu decken.
Dr. Rohith Malya, Assistenzprofessor für Notfallmedizin am Baylor College of Medicine, brachte das Problem zur ÖDK, nachdem er Familienmitglieder im Kwai River Christian Hospital in Thailand gesehen hatte, wo er Direktor der Notfallmedizin ist und stundenlang Intubationstaschen drückte, um die Lieben am Leben zu erhalten.
"Es gibt keine zuverlässige Beatmung", sagt Malya, die jedes Jahr einen Monat im Krankenhaus verbringt. "Sobald wir jemanden intubieren, muss die Familie den Patienten einpacken. Aber die Familie wird nach einem Tag müde und sagt: "Sie werden im Moment nicht besser, ziehen Sie einfach den Schlauch und sehen Sie, was passiert Und dann stirbt der Patient."
Malya arbeitete zuvor mit Studenten der Reistechnik zusammen, um eine Spritzenregelungspumpe zu entwickeln, und zögerte nicht, eine neue Idee in die ÖDK einzubringen.
"Die Taschenmaske ist allgegenwärtig, wie die Spritze", sagte er. "Seit 80 Jahren wird sie von nichts mehr in Frage gestellt. Es hat sich im Laufe der Zeit bewährt, ist zuverlässig und einfach. Und jetzt fügen wir dem Originalgerät eine Modifikation hinzu, damit Familien diese Entscheidungen nicht treffen müssen.
"Dies wird den Zugang zu mechanischer Beatmung auf einen riesigen Teil der Welt erweitern, der keine typischen Beatmungsgeräte hat", sagt Malya, der plant, das Proof-of-Concept-Gerät für Feldtests im nächsten Frühjahr nach Thailand zu bringen.
Das Gerät ist viel kleiner als die hochentwickelten Beatmungsgeräte in amerikanischen Krankenhäusern und tragbare Versionen, die in Notsituationen eingesetzt werden. Entscheidend ist, dass es in der Lage sein muss, über weite Strecken zu arbeiten. In seinem jüngsten Test hat das Team das Gerät mehr als 11 Stunden lang ohne menschlichen Eingriff betrieben.
Die Studenten erwarten, dass ein anderes Rice Team im nächsten Jahr eine robustere Version bauen wird, und hoffen, dass sie schließlich für den Einsatz in ressourcenschonenden und Notfallsituationen hergestellt wird. Sie gehen davon aus, dass ein besser abgedichtetes und gefiltertes Gehäuse besser für heiße, staubige Umgebungen geeignet ist, und die zukünftigen Designs sollten komplexere Steuerungen beinhalten.
Für seine Bemühungen in diesem Jahr erhielt das Team zwei Preise beim jährlichen Engineering Design Showcase der Schule, den Willy Revolution Award for Outstanding Innovation und den besten interdisziplinären Engineering Design Award. Aber der eigentliche Gewinn wäre, wenn das Gerät weiterentwickelt und weltweit eingesetzt würde.
"Wenn sie es schaffen, dass es in dieser Art von Umgebung vollständig funktioniert, wird dies Leben retten", sagte Nasteff.
Die Ingenieurstudenten der Rice University entwickelten einen Beutel-Ventilmaskenverdichter, um die schwierige Aufgabe der Zufuhr von Frischluft in die Lunge der Patienten zu automatisieren, oft stundenlang. Von links: Madison Nasteff, Carolina De Santiago, Aravind Sundaramraj, Natalie Dickman, Tim Nonet und Karen Vasquez Ruiz. (Credit: Jeff Fitlow/Rice University)
Die von den Technikstudenten der Rice University entwickelte verstellbare Beutelventilmaske hat bewiesen, dass sie in der Lage ist, Luft stundenlang ohne Unterstützung zu pumpen. (Credit: Jeff Fitlow/Rice University)
Die Ingenieurstudenten Natalie Dickman und Aravind Sundaramraj passen ihre automatisierte Taschenventilmaske an der Oshman Engineering Design Kitchen der Rice University an. (Credit: Jeff Fitlow/Rice University)
Die Ingenieurstudentin der Rice University, Carolina De Santiago, richtet eine Schaufensterpuppe ein, um Luft von der automatisierten Taschenventilmaske zu erhalten, die sie und ihre Teamkollegen entworfen und gebaut haben. Das Team hofft, dass seine Arbeit dazu beiträgt, Leben zu retten, wo und wann keine Beatmungsgeräte zur Verfügung stehen. (Credit: Jeff Fitlow/Rice University)
Die Ingenieurstudenten der Rice University, Karen Vasquez Ruiz und Tim Nonet, passen die automatisierte Beutel-Ventilmaske an, die sie und ihre Teamkollegen als ihr Senior Capstone Design-Projekt entwickelt haben. (Credit: Jeff Fitlow/Rice University)
Madison Nasteff, Maschinenbau-Studentin an der Rice University, stellt die Bag Valve Maskvorrichtung ein, die entwickelt wurde, um den Prozess des Zusammendrückens der Glühbirne zu automatisieren, die frische Luft direkt in die Lungen der Patienten liefert. Das Gerät könnte helfen, Menschen zu retten, bei denen keine Ventilatoren zur Verfügung stehen. (Credit: Jeff Fitlow/Rice University)
Die Rice University befindet sich auf einem 300 Hektar großen bewaldeten Campus in Houston und wird von U.S. News & World Report konsequent unter den 20 besten Universitäten des Landes platziert. Rice hat hoch angesehene Schulen für Architektur, Wirtschaft, Weiterbildung, Ingenieurwesen, Geisteswissenschaften, Musik, Natur- und Sozialwissenschaften und ist Sitz des Baker Institute for Public Policy. Mit 3.962 Studenten und 3.027 Doktoranden liegt das Verhältnis von Studenten zu Fakultäten bei Rice knapp unter 6:1. Sein Wohn-College-System baut enge Gemeinschaften und lebenslange Freundschaften auf, nur ein Grund, warum Rice von der Princeton Review als Nummer 1 für viele Rassen-/Klassen-Interaktionen und Nummer 2 für Lebensqualität eingestuft wird. Reis wird von Kiplinger's Personal Finance auch als bester Wert unter den privaten Universitäten eingestuft.
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