Zaprojektowany na UTP w Bydgoszczy respirator jest urządzeniem przeznaczonym do wykorzystania podczas panującej pandemii choroby COVID-19 powodowanej wirusem SARS-CoV-2. Z myślą, iż będzie w stanie pełnić funkcję respiratora o funkcjonalności zdolnej do wsparcia pacjenta przez okres kilku dni, do momentu, w którym będzie dostępne bardziej zaawansowane rozwiązanie przeznaczone do wentylacji mechanicznej płuc.

Interdyscyplinarna współpraca

Prototyp respiratora został opracowany przez interdyscyplinarny zespół obejmujący pracowników Uniwersytetu Technologiczno-Przyrodniczego w Bydgoszczy, przedstawicieli bydgoskiej firmy CIMAT Sp. z o.o. Bydgoszczy, MEDSEVEN Sp. z o.o. Konstrukcja tego respiratora powstała na podstawie założeń i pod nadzorem dr n. med. płk. Roberta Włodarskiego, Krajowego Konsultanta ds. obronności w zakresie anestezjologii i intensywnej terapii z 10 Wojskowego Szpitala Klinicznego z Polikliniką.

Idea jego utworzenia to odpowiedź na pandemię COVID-19 i drastyczny niedobór respiratorów w wielu krajach. Zespół przy wsparciu specjalisty dr. Roberta Włodarskiego, krajowego konsultanta ds. obronności w zakresie anestezjologii i intensywnej terapii oraz przedstawicieli firmy MEDSEVEN w trakcie kilku spotkań opracował niezbędne założenia dla pracy respiratora. Jak się okazało nie było to proste zadanie. Wyzwaniem dla zespołu było zapoznanie się z podstawami fizjologii i mechaniki oddechu oraz funkcjami i pracą respiratora, szczególnie w ujęciu znaczenia respiratora w leczeniu chorych na COVID-19. Potwierdzeniem dla przyjętych założeń była ocena kliniczna rozwiązania przeprowadzona względem wytycznych terapii wentylacyjnej chorych z niewydolnością oddechową wywołaną w przebiegu COVID-19, komunikatów i wytycznych konsultanta krajowego w dziedzinie anestezjologii i intensywnej terapii w sprawie postępowania terapeutycznego u chorych z zakażeniem SARS-CoV-2, i innych.

Od projektu do prototypu respiratora

Perspektywa pogłębiającej się epidemii zmotywowała członków zespołu, którzy niestrudzenie przez okres 4 tygodni i codziennych wieczornych wideokonferencji omawiali postępy w realizacji prac oraz wspólnie wypracowywali jak najlepsze rozwiązania, które mogłyby udoskonalić respirator. Zgłaszane rozwiązanie — Respirator UCM01 — jest generatorem stałego przepływu gazów oddechowych, mieszaniny tlenu i powietrza przez filtry i zastawki zwrotne do regulatora przepływu z ogranicznikiem ciśnienia. Mieszanina gazów o określonym i regulowanym stężeniu tlenu przepływa ramieniem wdechowym przez łącznik Y do pacjenta i wraca ramieniem wydechowym do filtra zapewniającego wyrzut czystego od koronawirusów powietrza do otoczenia. Respirator UCM01 funkcjonalnie został wyposażony w 3 tryby pracy, co umożliwia ratowanie życia pacjenta z ostrą niewydolnością oddechową (ARDS), a później po odzyskaniu przez pacjenta własnego oddechu jego wspomaganie. Respirator UCM01 z założenia wykorzystywany może być tylko z zalecenia i pod nadzorem lekarza w placówkach medycznych. Decyzję dotyczącą wyboru trybu pracy podejmuje lekarz w oparciu o stan zdrowia pacjenta.

Projekt i konstrukcja Respiratora UCM01 zostały tak zoptymalizowane, aby pozwolić na możliwie szybką i tanią produkcję na bazie lokalnych i dostępnych podzespołów. Nie tracąc jednocześnie na jego funkcjonalności. W zależności od sytuacji możliwe są różne warianty zasilania w gazy medyczne oraz różne warianty zasilania elektrycznego. Pierwsze testy Respiratora UCM01 przeprowadzono po 2 tygodniach na sztucznym płucu ASL 5000, oceniając poprawność działania wszystkich podzespołów i oprogramowania. Testy przyniosły oczekiwane efekty i tym samym przyspieszyły dalsze prace zespołu.

W kolejnych etapach prowadzono badania funkcjonalne i testy poszczególnych podzespołów w kierunku zbudowania prototypu. Prototyp respiratora przetestowano w kolejnych etapach na analizatorze pf300 będącym idealnym narzędziem do kalibracji wszystkich respiratorów i urządzeń anestezjologicznych. Testy obejmowały m.in. pomiary przepływu dla powietrza i tlenu, pomiary objętości, pomiary ciśnienia, stężenia tlenu. Zdecydowano o konieczności wprowadzenia wielu zabezpieczeń i konieczności zmodyfikowania pewnych podzespołów, co niewątpliwie podniosło wartość respiratora UCM01 w ujęciu proponowanej funkcjonalności.

W ostatnim etapie Respirator UCM01 poddano testom na udoskonalonym symulatorze pacjenta SimMan 3G wraz z analizatorem, którego oprogramowanie umożliwiło weryfikacje prawidłowości prowadzonej wentylacji i nastawianie wybranych schorzeń symulujących ostrą niewydolnością oddechową wywołaną przez COVID-19.

W niedługim czasie od podjęcia działań w zakresie tworzenia prototypu, zainteresowanie nim  wykazało Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego i jego przedstawiciel Wiceminister prof. Wojciech Maksymowicz. Podczas przeprowadzonej wideokonferencji zaprezentowana została koncepcja utworzonego respiratora i stan zaawansowania prac. Spotkało się to z uznaniem Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego, które wsparło Uniwersytet Technologiczno-Przyrodniczy im. J.J. Śniadeckich w Bydgoszczy i prowadzone przez niego prace nad projektem kwotą 125.000 zł. Analizując szacunki poniesionych obecnie kosztów produkcja Respiratora UCM01 wynosi około 15.000 zł. Jest to niewątpliwie niższa wartość niż aktualnie ceny oferowanych na rynku respiratorów, które są w zakresie od 60 tys. do 140 tys.

Prezentacja respiratora

Poparcie MNiSW dla projektu zostało potwierdzone zorganizowaną konferencją prasową, jaka miała miejsce 08.05.2020 r na Uniwersytecie Technologiczno-Przyrodniczym im. J.J. Śniadeckich w Bydgoszczy. Konferencję poświęcono prezentacji modelu respiratora z udziałem Wiceministra Nauki i Szkolnictwa Wyższego prof. dr. n. med. Wojciecha Maksymowicza - https://www.utp.edu.pl/pl/uniwersytet/aktualnosci/2221-respirator-ucm-01-konferencja-prasowa-na-utp.

1 czerwca 2020 r. odbyła się na UTP w Bydgoszczy następna prezentacja urządzenia podczas wizyty posła na Sejm RP — Łukasza Schreibera — członka Rady Ministrów, Sebastiana Chwałka — sekretarza stanu w Ministerstwie Obrony Narodowej, płk. Grzegorza Skorupskiego - z-cy dyrektora Departamentu Polityki Zbrojeniowej MON oraz Mikołaja Bogdanowicza — wojewody kujawsko-pomorskiego - https://www.utp.edu.pl/pl/uniwersytet/aktualnosci/2249-wazna-wizyta-na-utp