Nød-respirator skal afhjælpe alvorlig mangel på materiel og personel

På Aalborg Universitet (AAU) arbejder forskningsgruppen The Respiratory and Critical Care Group (RCare) på Institut for Medicin og Sundhedsteknologi i samarbejde med en række industrielle samarbejdspartnere på højtryk for at imødekomme en alvorlig mangelstilstand af respiratorer.

De har to mål for øje:

1) At udvikle en simpel respirator, som hurtigt kan masseproduceres.

2) At udvikle hjælpe-software, så respiratoren bliver brugervenlig for respiratorpersonalet.

Ifølge en artikel i New England Journal of Medicine rapporterer de amerikanske hospitaler om alvorlig mangel på respiratorer; materiel, som er helt afgørende i håndteringen af corona-pandemien. Det estimerede behov for respiratorer blot i USA ligger mellem flere hundrede tusinde til en million, og aktuelt estimeres beholdningen at være mellem 60.000 og 160.000 afhængig af, om man medregner de respiratorer, der kun delvist fungerer.

Denne alvorlige mangel fører ikke kun til unødvendig død hos patienter, den medfører også umenneskelige krav til det sundhedspersonale, der vil være nødt til at træffe kritiske beslutninger om, hvilke patienter der skal tilbydes denne livsnødvendige respiratorbehandling.

Projektet er et ud af ni projekter, der har fået midler af Uddannelses- og Forskningsministeriet til coronarelateret forskning.

Mens forskerne får arbejdsro, vil professor og dekan Lars Hvilsted Rasmussen fra Det Sundhedsvidenskabelige Fakultet, AAU, besvare en række af de spørgsmål, der kan være til projektet:

Q & A

Hvordan adskiller en nødrespirator sig fra en almindelig respirator?

- Denne nødrespirator har en mere enkel konstruktion end en traditionel respirator. Den har de samme nødvendige funktioner, men den er ikke avanceret på samme højteknologiske niveau, som en traditionel respirator. Nødrespiratoren er bygget af mere enkle komponenter, og der er ikke taget hensyn til et flot design og størrelse.

I hvilke situationer – og evt. af hvilke patienter – vil nødrespiratoren være brugbar?

- Planen er at anvende alle de respiratorer, der findes på sygehusene, som er CE-mærkede – og de respiratorer, som man har indkaldt fra dyrlæger, privathospitaler og universitetet. Disse respiratorer er alle CE-mærkede. Men når den kapacitet er opbrugt, og der ikke er mulighed for at skaffe yderligere respiratorer, kan denne nødrespirator tages i brug. Nødrespiratoren er, som de øvrige respiratorer, til patienter, som vil dø, hvis de ikke får hjælp til vejrtrækningen af en respirator.

Hvor mange nødrespiratorer har vi p.t. i Danmark?

- Aalborg Universitet har givet penge til, at forskerne kunne indkøbe dele til 10 respiratorer. Hvis vi får yderligere bevillinger, vil vi gerne bygge 40 mere, som vi kan have på lager. Hvis der bliver behov for flere, skal der en industriel produktion til med danske virksomheders hjælp.

Hvor mange nødrespiratorer skal vi have på sigt?

- Behovet afhænger af, hvordan epidemien udvikler sig, og hvilken kapacitet vi har ift. eksisterende respiratorer. Men vi skal tænke på, at i øjeblikket har man lagt beslag på alle landets respiratorer. Det vil sige, at der lige nu eksempelvis mangler operationskapacitet på hospitalerne. Men det er myndighederne, der vurderer, hvad Danmark som en del af beredskabsplanen skal have på lager af nødrespiratorer.

Kan nødrespiratoren komme i brug i meget nær fremtid ifm. den aktuelle corona/Covid-19-krise?

- Vi forventer, at prototypen er færdig og testet i denne uge. Dernæst planlægger vi at bygge 10 prototyper, og det forventer vi at kunne gøre manuelt i løbet af en lille uges tid. Hvis myndighederne vurderer, at der er større behov, er det vores forventning, at Dansk Industri kan hjælpe med en stor produktion hurtigt.

Hvad kræver det at få en nødrespirator helt op at køre?

- Den nødrespirator, vi har udviklet, bliver testet på en kunstig lunge, som kan simulere forskellige former for lungesygdom – herunder svær lungebetændelse, som er tilfældet ved patienter med COVID-19. Når respiratoren er færdig, kræver det bare, at den får strøm og naturligvis luft og ilt. Den har også en batterifunktion til nødsituationer.

Hvad koster det at bygge en nødrespirator?

- Manuel bygning af en nødrespirator anslår vi til at koste omkring 30.000 kroner i materialer.

Hvad mangler at blive udviklet, før nødrespiratoren kan bringes i konkret anvendelse?

- Respiratoren består af forskellige komponenter – ventilsystemer, sensorer, elektronisk styreenhed m.v. – som skal spille sammen på en helt særlig måde, for at nødrespiratoren er fuldt funktionel. Eksempelvis skal man sikre, at indblæsningen af luft sker med et bestemt tryk. I øjeblikket er vi ved at programmere elektronikken til at styre maskinen. Dernæst skal den testes på en kunstig lunge.

Projektet har fået del i regeringens 50 mio-pulje til coronarelateret forskning. Hvad går denne bevilling til?

- Det budget, vi har meldt ind, dækker primært de dele, der skal bruges til at bygge den og selve testningen af den. Universitetet og vores industrielle partnere stiller arbejdskraft og faciliteter til rådighed.

Hvad er processen? Hvilke steps er der frem til nødrespiratoren kan tages i brug?

- Step 1: Den skal færdigudvikles i laboratoriet, så vi ser, at alle dele spiller sammen, som de skal. Step 2: Nødrespiratoren skal testes på et system med kunstige lunger, og der skal skaffes nødvendig dokumentation til Lægemiddelstyrelsen. Step 3: På baggrund af de data, vi leverer, skal vi gives en godkendelse fra myndighederne. Step 4: Den kan sættes i produktion.

Hvordan vurderer du leveringstiden på denne respirator?

- Seks personer kan manuelt bygge tre nødrespiratorer om dagen. Er der tale om større produktioner, skal en virksomhed have tid til at omstille sin produktion, før den kan levere færdige nødrespiratorer. Et forsigtigt bud vil være nogle uger. Derfor skal vi i gang nu.

Kræver det uddannet personale at betjene den?

- Ja, det gør det. Men den kræver ikke så stor ekspertise som en traditionel respirator. Hvis man skal passe en respirator, skal man have forstand på, hvad man skal holde øje med, og hvordan man indstiller den. Den her har ikke alle funktionaliteter og er lettere at betjene end en almindelig respirator. Det er en fordel, når der også er mangel på uddannet respiratorpersonale.

Hvem skal producere den?

- Hvis den skal produceres i stort antal, vil det ske i et samarbejde med Dansk Industri. De har den fornødne viden om, hvilke virksomheder der kan håndtere en sådan produktion. Vi har jo store virksomheder i Danmark, der i forvejen fremstiller pumper, ventiler, printplader osv.

Kan den også bruges i udviklingslandene?

- Den er designet, så den kan stilles til rådighed som ’open source’. Det vil sige, at vi stiller konstruktion, design, test, tegninger osv. frit til rådighed på internettet og for andre universiteter og sundhedsmyndigheder, så den kan produceres overalt i verden efter behov. Jo flere menneskeliv, den kan redde, jo bedre. Der er efterhånden meget dokumentation for, at der internationalt kommer til at mangle rigtig mange respiratorer.

Er det realistisk, at den kan bygges lokalt – fx i udviklingslandene?

- Der er tale om en relativt simpel maskine, som er forholdsvis enkel at bygge. Jeg vil tro, at en almindelig maskinfabrik kunne bygge den. Virksomheder, der ikke er så langt fremme teknologisk, vil også være i stand til at producere den her nødrespirator.

Kilder:

Artikel i The New England Journal of Medicine - om alvorlig mangel på respiratorer i USA:

Megan L. Ranney, M.D., M.P.H., Valerie Griffeth, M.D., Ph.D., and Ashish K. Jha, M.D., M.P.H. (2020). Critical Supply Shortages — The Need for Ventilators and Personal Protective Equipment during the Covid-19 Pandemic. The New England Journal of Medicine.

Om estimeret behov for respiratorer i USA:

Robert D. Truog, M.D., Christine Mitchell, R.N., and George Q. Daley, M.D., Ph.D. (2020). The Toughest Triage — Allocating Ventilators in a Pandemic. The New England Journal of Medicine.