Maschera CPAP senza sigillo progettata utilizzando l'ingegneria aerospaziale

I ricercatori dell’Università di Cincinnati affermano che è ben noto nell’ingegneria aerospaziale che il flusso d’aria a vortice ha proprietà aerodinamiche uniche che sono diverse dal flusso d’aria convenzionale e continuo. Il flusso d'aria a vortice viene utilizzato in varie applicazioni, come migliorare la miscelazione del carburante nei processi di combustione, migliorare il raffreddamento convettivo di componenti elettronici o come meccanismo di controllo del flusso che riduce la resistenza su un corpo (come l'ala di un aereo o un'auto). Poi si sono resi conto che le proprietà uniche del flusso d'aria a vortice potevano essere sfruttate anche per la terapia CPAP.

“Nonostante l’efficacia clinica della CPAP nel controllo dell’OSA, la compliance del paziente alla terapia rimane una delle principali cause di fallimento del trattamento”, afferma Liran OrenPhD, professore associato di ricerca presso il Dipartimento di Otorinolaringoiatria e Chirurgia della testa e del collo presso l'UC College of Medicine, in un comunicato.

“La stragrande maggioranza dei reclami dei pazienti in terapia CPAP riguarda il miglioramento del comfort della maschera”, afferma Oren. “Tuttavia, indipendentemente dal design, tutti richiedono una tenuta ermetica sul viso, in modo che le vie aeree possano essere pressurizzate. Questo requisito di progettazione per una tenuta ermetica è il limite principale per rendere la terapia CPAP più confortevole”.

Oren e i suoi colleghi stanno sviluppando una macchina VortexPAP che sfrutta la tecnologia del flusso d'aria a vortice. Uno studio clinico preliminare con gli attuali utilizzatori di CPAP ha dimostrato che il VortexPAP può fornire i livelli di pressione utilizzati nella terapia CPAP dei soggetti, ma la maschera è più comoda da indossare. Ha un design minimalista che tocca appena il viso del paziente.

Oren afferma che VortexPAP elimina la necessità di una tenuta ermetica poiché si basa sulla riapplicazione del flusso d'aria vorticoso, un meccanismo di controllo del flusso comunemente utilizzato nelle applicazioni di ingegneria aerospaziale.

“Le proprietà aerodinamiche uniche del flusso d'aria vorticoso consentono al dispositivo di pressurizzare le vie aeree superiori senza bisogno di una maschera aderente”, afferma Oren. “Di conseguenza, questa innovazione rivoluzionaria renderà la terapia CPAP più confortevole, meglio tollerata e potrebbe aumentare la compliance dei pazienti, un vantaggio per pazienti, medici e contribuenti terzi”.

Il progetto è una collaborazione tra Oren; Roy Kulick, MD, imprenditore residente della UC; Efraim Gutmark, PhD, illustre professore, Eminent Scholar dell'Ohio presso il Dipartimento di Ingegneria Aerospaziale della UC; E Ann RomakerMD, direttore del Centro di medicina del sonno dell'UC e professore presso il Dipartimento di medicina interna dell'UC.

Gutmark è il direttore del Laboratorio di biomeccanica laringea dell'UC. “Il punto di forza principale del nostro laboratorio è l'unione delle conoscenze avanzate nel settore aerospaziale con la medicina”, afferma Oren. “Ad esempio, sappiamo che i vortici emanati da un motore a reazione generano un suono che le persone percepiscono come una sorta di 'rumore'. Pertanto, sono in corso molte ricerche attive sull'eliminazione di questi vortici per ridurre il suono (rumore) prodotto dal getto.

“Il nostro laboratorio prende questa conoscenza e cerca di invertirla. Abbiamo scoperto che si formano vortici nelle vie aeree quando le nostre corde vocali vibrano quando parliamo”.

“Il lavoro di sviluppo del VortexPAP si basa sui punti di forza offerti dall'UC”, afferma Oren. “Questa idea è nata da illustri dipartimenti (ingegneria aerospaziale e otorinolaringoiatria) e si è sviluppata in un dispositivo medico funzionale e adatto utilizzando competenze in ingegneria biomedica.

“Collaboriamo con la dottoressa Ann Romaker, una dottoressa in medicina del sonno della UC, che ci ha aiutato a identificare le ragioni principali della mancata aderenza dei pazienti alla terapia CPAP e a garantire che la nostra tecnologia offra una soluzione alternativa ed efficace.”

Romaker afferma che il cambiamento progettuale più grande è la mancanza della necessità di un sigillo. L'interfaccia non sarà stretta né dovrà essere chiusa, quindi le persone con un certo grado di claustrofobia si sentiranno molto più a loro agio, così come tutti gli altri.

“Le pressioni più basse prodotte da questo metodo ridurranno anche l'inghiottimento d'aria, il che può essere scomodo per alcuni utenti CPAP e, ancora una volta, sarà più confortevole”, afferma Romaker in un comunicato.

Secondo Oren, il lavoro di sviluppo ha anche l'obiettivo di commercializzare il VortexPAP negli Stati Uniti. Pertanto, hanno ricevuto un forte supporto dall'UC Venture Lab. Si sono uniti a Kulick, che è stato determinante nell'aiutare a costruire un piano aziendale per il VortexPAP.

“Penso che questo progetto sia l'epitome dell'UC”, aggiunge Oren.

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