Az Óbudai Egyetem, Egyetemi Kutató és Innovációs Központjában (EKIK) született meg egy egyedülálló berendezés megvalósításának ötlete. Az egyetem kutatói ötödik hete megfeszített tempóban dolgoznak egy olyan tömeg-lélegeztetőgép fejlesztésén, amely nagy számú, egyszerre akár 5, 10, 50, esetleg még több, kritikus állapotú koronavírusos beteg ellátására is alkalmas lehet. Dr. habil. Kozlovszky Miklóssal, az egyetem Neumann János Informatikai Kar dékánjával, a fejlesztő mérnökcsapat irányítójával beszélgettünk.
Dubniczky Miklós
Honnét az ötlet egy moduláris tömeg-lélegeztető rendszer kifejlesztéséhez?
Már március elején látni lehetett, ezt a vírust nagyon komolyan kell venni, az olaszországi tapasztalatok pedig azt mutatták, hogy az intenzív ellátásban és az életmentésben az egyik legnagyobb problémát a lélegeztetőgépek korlátozott száma jelenti. Mint számos mérnök, én is elkezdtem azon gondolkodni, hogy ebben a krízishelyzetben hogyan segíthetnék, s amikor tanulmányoztam a mai korszerű, egy-egy beteget kiszolgáló lélegeztetőgépeket, eszembe jutott, hogy miért nem másoljuk le a közúti közlekedés megoldását. A tömeges személyszállítás igényeit autóbuszokkal bonyolítjuk le, nem pedig sok-sok személygépkocsival, ezen analógia szerint akkor miért nem készítünk egy olyan berendezést, amivel egyszerre több beteget is lélegeztetni lehet? A gép alapötlete tulajdonképpen nem sokban különbözik a hagyományos vízvezetékhálózattól: a közműrendszerbe valahol egy alapnyomást teszünk – egy magaslaton elhelyezett medencével, vagy egy hidroglóbusszal –, és annak az embernek, aki a fürdőkádjában ül, nem kell azzal foglalkoznia, honnan érkezik a víz, elég megnyitnia a csapot. A mi rendszerünk is többé-kevésbé hasonló. A belégzési oldalon egy 80 millibáros alapnyomás van a rendszerben, mi ezt buszrendszernek neveztük el. A szívás oldal úgy működik, akár a lefolyócső, a fizika törvényei és a gravitáció segít nekünk, egy gyenge, -20-40 millibáros vákuummal dolgozunk, ami egy elszívó rendszert ad, így a páciensek kilélegzett levegőjét el tudjuk szállítani a kórteremből, lényegesen csökkentve az ápoló személyzet megfertőződésének kockázatát.
Mi a MassVentil működési koncepciója?
Tulajdonképpen lélegeztetőgépnek nevezünk minden olyan orvostechnológiai berendezést, amivel a páciensek légcseréjét biztosítani lehet, azaz a beteg tüdejébe orvosi gázt tudunk juttatni. A tömeg-lélegeztető rendszer lényege a be-, illetve kilégzőbusz, valamint az ehhez kapcsolt egyéni légzőkészülék. Belégző levegőbusz szállítja a belégzéshez szükséges levegőt, amiből minden páciens az orvos által beállított egyéni paraméterek alapján kapja a szükséges mennyiséget, majd a kilélegzett levegő egy zárt rendszerbe, a kilégző levegőbuszba jut, ami azt szűri és elszállítja a kórházon kívülre. Vagyis mi abból indultunk ki, hogy a gépi lélegeztetés folyamatát két alapvető műveletre lehet egyszerűsíteni. Az elsőben levegőáramot, nyomást kell biztosítani, a másikban pedig szabályozni szükséges, hogy ez a nyomás megfelelő módon jusson a beteg szervezetébe. Két nagy világ van: a légtechnikás, ahol nagyon alacsony nyomással keringetnek nagy mennyiségű levegőt, illetve a kompresszoros világ, ahol minden nagy nyomáson és kis keresztmetszetű csöveken történik. A mi rendszerünk pont a kettő között van. És épp amiatt, hogy szétszedtük a funkciókat, nem kellett egyetlen berendezésbe sűríteni a lélegeztetéshez szükséges egységeket, ahogyan azt a hagyományos, egyemberes berendezések gyártói teszik. A koncepciónk abban is különbözik ezektől, hogy mi célzottan, egy bizonyos lélegeztetésre fejlesztettünk, az akut légzési problémákkal (ARDS) küzdő betegek kezelésére.
Melyek voltak a legnagyobb kihívást jelentő mérnöki problémák a gép megkonstruálásánál?
Mondhatnám, hogy a szelepekkel vagy a rendszer irányítószoftverével bíbelődtünk leginkább, de tulajdonképpen a legnagyobb problémát az okozta, hogy jelenleg nagyon kevés alkatrész érhető el a piacon. Világszerte rengeteg fejlesztőcsapat állt neki lélegeztetőgép megkonstruálásának, készülnek bonyolultabb és egyszerűbb szerkezetek, ezért azok a kereskedelemben elérhető alkatrészek, amikből dolgozni lehetne, nagyrészt eltűntek a piacról. Az a motor például, amivel a levegőt a rendszerbe juttatjuk, mindössze tizenöt dollárba kerül. Mondhatnánk persze mi is, hogy építsünk össze mindent orvostechnológiai eszközökből. Ennek a projektnek azonban az a célja, hogy a tömeglélegeztetés koncepcióját, valamint egy bárhol megépíthető gép prototípusát készítsük el. Vagyis jelenleg nem terméket fejlesztünk. A projekt végcélja e pillanatban nem az, hogy egy dobozolt terméket tegyünk le az asztalra, hanem hogy egy tervrajzokkal, manuálokkal, CAD-rajzokkal, szoftverekkel megtámogatott rendszert rakjunk össze, annak teljes leírásával, hogy a világ bármely részén képes legyen egy mérnökcsapat a megépítésére. Először csak egyemberes lélegeztetőnk volt, majd három- és ötemberes, és most készül a tízemberes megoldás. Fontos, hogy megoldásunkkal lehet invazív, vagyis tubusos, és nem invazív, azaz maszkos lélegeztetést is végezni.
Milyen segítséget kapott a mérnökcsapatuk, illetve jelenleg mire van szükségük?
Hatalmas energiát és lendületet ad a munkához az a rengeteg önkéntes segítő, akik a kezdetektől végig kísérik a fejlesztés folyamatát. Az építő csapat az Óbudai Egyetemen dolgozik, szó szerint éjjel-nappal, megfeszített tempóban, de mellettük távmunkában már több mint ezerháromszázan – mérnökök, kutatók, feltalálók, orvosok, közgazdászok, újságírók, fizikusok, matematikusok, jogászok és egyetemi hallgatók – segítenek a haladásban, párhuzamosan dolgozunk részfeladatokon, online tartjuk a kapcsolatot. A csapat összes tagja önkéntesként, ingyen adja bele tudása legjavát a fejlesztésbe, és elkötelezetten hiszünk abban, hogy szellemi tőkénk és közös munkánk emberéletekre váltható.
Hol tart jelenleg a fejlesztőmunka, és várhatóan mikor állhat üzembe az első ilyen rendszer?
Amikor ebbe az egészbe belefogtunk, szinte a nulláról kellett nagyon sok rendszerkomponenst összerakni, viszont ügyeltünk arra, hogy ezek döntő többsége megvásárolható legyen akár egy barkácsboltból is, kerüljük a speciális orvostechnológiai eszközöket, mert ezeket egy harmadik világbeli országban szinte lehetetlen beszerezni. A barkácsolt verziók mellett, azokkal párhuzamosan tervezzük az orvostechnikai eszközként validálható megoldást is, melyben az alapkoncepció ugyanaz lesz és csak a felhasznált alapanyagok lesznek magasabb minőségűek. A fejlesztés következő lépcsője a tízemberes egyidejű lélegeztetés megvalósítása lesz, ehhez minden eszköz rendelkezésünkre áll, emellett folyamatosan dolgozunk a szoftverfejlesztésen. A lélegeztetést, a betegek állapotát ugyanis valós időben szükséges monitorozni, a kezelőorvos vagy a nővér pedig akár egy tablettel vagy okostelefonnal is ellenőrizheti mi történik a rendszerben. Most folyik az elektronika dobozolása. Ami a további időszak menetrendjét illeti, el kell készítenünk a szelepház, a szelepvezérlő- és a központi motorvezérlő egység külső borítását, halad tovább a szoftverfejlesztés, illetve gyártásba adjuk a negyedik generációs szelepünket.
Mikor fog a MassVentil éles helyzetben működni?
Mindig nagyon optimista voltam, most is az vagyok. Magyarországon várhatóan nem lesz szükség olyan mennyiségű lélegeztetőgépre, hogy ezt a rendszert is üzembe kelljen állítani. Először természetesen a több évig tesztelt, az intenzív ellátásban már kipróbált, neves gyártóktól beszerzett lélegeztetőgépekre kell feltenni a betegeket. Egyébként a fejlesztésünket sem kifejezetten Magyarországra terveztük. Ötödik hete dolgozunk komolyabban a projekten, és bár rengeteget teszteltünk, nyilván nem eleget. Ezeknél a rendszereknél a biztonságos üzemeltetés a leglényegesebb szempont. Fejlesztésünk elsősorban arra szolgál, hogy ha valami nagyon nagy baj következne be, legyen egy B terv. De feladat, hogy azokban az országokban, ahol már most kevés a lélegeztetőgép, pl. az Egyesült Államokban, Olaszországban vagy Spanyolországban, illetve azokban az országokban, amelyek még nem indult el a vírusjárványban gócpontként, de tudjuk, hogy tíz- meg százmilliós lakosságra mindössze néhány lélegeztetőgép jut, ott segíthessünk a súlyos állapotú betegeken. Sokan kérdezik tőlünk, hogy mikor lesz ebből termék. Több gyártó is megkeresett bennünket, de a projekt célja jelenleg nem sorozatgyártás, hanem a szellemi tulajdon közkinccsé tétele, egy alternatív lehetőség kidolgozása és alkalmazása vészhelyzet esetére. Azért nyilvános az egész fejlesztőmunka, hogy azok a helyi mérnökcsapatok is el tudják készíteni ezt a berendezést, akik olyan országban élnek és dolgoznak, ahol nem tudnak ezrével vásárolni drága lélegeztetőgépeket. Mi megadjuk a lehetőséget, az esélyt és minden információt nekik ahhoz, hogy építsenek maguknak. Egy hagyományos, húszezer eurós lélegeztetőgép árának töredékéből elő lehet állítani a rendszerünket. Hangsúlyozom még egyszer: mi nem egy lélegeztető berendezést építettünk, hanem egy olyan lélegeztető rendszert, melyben minden egyes páciens mellett van egy lélegeztető egység. Azért építjük meg, hogy le tudjuk írni másoknak, hogyan kell megépíteni, és nem azért, hogy készterméket készítsünk. Egy működő prototípust teszünk le az asztalra, amivel egyelőre csupán kacsingatunk afelé, hogy valamikor egy páciensbiztonsággal megspékelt, könnyen használható, orvosilag is kifogástalanul működő rendszerünk legyen. Ha terméket fejlesztenénk, az lenne a természetes, hogy mindent a lehető legnagyobb titokban tartsunk, ne adjunk senkinek semmilyen információt, de ennek pont az ellenkezője igaz: a MassVentil projekt számos része közösségi fejlesztés eredménye.
Kisfilm a MassVentil rendszerről:
