https://frosthead.com

A drogok legújabb rakománya csak emberi szervek lehet

Pilóta nélküli légi járműveket vagy UAV-kat gyakran használnak olyan feladatokhoz, amelyek túl veszélyesnek tekinthetők a hagyományos légi megfigyeléshez - például az Északi-sarkvidéki jégtáblák feltérképezése vagy Kaliforniában az erdőtüzek megfigyelése. Mivel viszonylag olcsó, kicsi, hordozható és felhőtakaró alatt manőverezhető, a drónokat széles körben alkalmazzák földrajzi felmérésekben, környezeti katasztrófákban, megfigyelésben és képrögzítésben. Az elmúlt években azonban a minták, az adatok valós időben történő beszerzése és az akadályok felismerése javult képessége miatt ezek a repülő robotok ideálisak néhány rendkívül értékes rakomány: az emberi szervek szállítására.

Joseph Scalea, a Marylandi Egyetemi Orvosi Központ sebészeti asszisztens professzora megkezdte a drónok hűtőkkel és bioszenzorokkal felszerelt drónok tesztelését, amelyek a légi utazás során figyelemmel kísérhetik a szervek egészségét - ez az első ilyen jellegű formatervezés az elmúlt 65 évben a szervszállítás során. Scalea szabadalmat kért az „Emberi szervek megfigyelő készüléke a távolsági utazáshoz” (HOMAL) technológiájához, amely a szerv biofiziológiai tulajdonságait (hőmérséklet, nyomás, rezgés, magasság) méri. Ez a készülék, valamint egy szerv GPS-sel ellátott online platformmal lehetővé teszi az orvosoknak és a kórházaknak, hogy valós időben megnézhessék a szerv helyét és állapotát, szinte úgy, mint egy pizzaszállítás vagy az Uber autószolgáltatás. Míg a transzplantációs tudomány vitathatatlanul fejlődő terület, a Scalea projektje a kutatópadot ágyhoz vezeti, ezáltal javítva a vér- és szövetminták életképességét, amelyeket százezer mérföldes távolságokon gyorsan kell megsemmisíteni.

Mielőtt a szervek UAV-szállítása klinikai valósággá válhat, néhány jelentős akadály továbbra is fennáll. Milyen etikai kifogások merülnek fel a donorok, a betegek vagy orvosaik esetére, ha egy szervet nem felvitt drónon küldenek? Megsérülni fog a szerv repülés közben? Hogyan fogják a kórházak és a repülési ipar befogadni a pilóta nélküli robotok beáramlását az ország korlátozott légterében? Végül, ki lesz felelős, ha a drog időben, vagy egyáltalán nem juttatja el szervét a tervezett vevőhöz?

Amikor a betegnek szervre van szüksége, minden második számít. A műtét során ezt a kritikus időszakot hideg ischaemianak nevezik : a szerv vérellátása utáni lehűlése és a vérellátás helyreállítása között felmelegszik. A test eltávolításának pillanatától kezdve a szövet romlik, és a gyors szállítás prioritássá válik. A vese vagy a szívnek az A ponttól a B pontig történő eljuttatásának jelenlegi rendszere azonban a futárok és a kereskedelmi repülőgépek komplex hálózatát foglalja magában - ez gyakori késések, elmulasztott összeköttetések vagy még elvesztett szerveket jelent.

Az Egyesült Államokban évente mintegy 33 000 elhunyt szervet ültetnek át és szállítanak. A donoroktól való eltávolítása után a májat, a szíveket, a szemét, a lépket és más testrészeket gondosan csomagolják és jégen tárolják (ez egy folyamat akár két órát is igénybe vehet), mielőtt egy futár sorozattal indítják útjukat. Először a szerveket a repülőtérre kell szállítani, ahol kereskedelmi repülésre várnak (ez akár 10 órát is igénybe vehet), majd a poggyászkezelőkhöz, akik más szervekkel rakodnak el szerveket; gyakran egy második bérelt repülés (helikopter) a szerveket a rendeltetési kórházba viszi, ahol a kezelők kirakodják őket, és vérvételre és biopsziára tartják őket, mielőtt újra futárral átviszik őket egy szervvér bankba, ahol egy sebész utoljára letölteni őket.

A teljes folyamat általában 24 órát vesz igénybe (és ez nem veszi figyelembe a aszfalt késését), és átlagban 6000 dollárba kerül, míg a bérelt repülés - a különböző városok kórházai közötti repülésre szoruló szervek gyakori szállítási módja - képes. meghaladja a 40 000 dollárt. A Scalea technológiája drámai utazási időt és költségmegtakarítást ígér: mivel például a teljes utazási távolság 1000 mérföld és egy drón 200 mérföld / óra sebességgel repül (a kereskedelmi repülőgép sebességének fele), egy szerv az A kórházból a kórházba szállítható. B öt órán belül, mindkét végén két órával a csomagoláshoz és az átültetéshez, ily módon kiküszöbölve az utazási idő több mint 50% -át. A jelenlegi rendszer, számos kapcsolattal és késleltetési lehetõséggel, így a szervek drone-szállítását megvalósítható alternatívává teszi, különösen akkor, ha a szervfogadó több ezer mérföldre van a donortól.

A Scalea naponta szembesül a szervszállítás kihívásaival, egy olyan vállalkozással, ahol a tét gyakran élet vagy halál áll fenn. "Mint sebész, szeretem, hogy elmondhatom az embereknek, hogy még tíz évet fognak élni" - magyarázza. „Megtanulni, hogy ezt nem tudom megtenni, mert például egy szerv elmulasztotta csatlakozó repülését, túlmutat a józan ész.” Scalea eltökélt szándéka volt egy alternatívát kidolgozni. Tudta, hogy a technológia már létezik; az igazi kihívás a stratégiai kapcsolatok ápolása volt - mérnökökkel, gyártókkal, befektetőkkel, klinikusokkal és magán légitársaságokkal - annak érdekében, hogy legyőzzék a félelmetes logisztikát, amikor a testrészt a föld egyik pontjáról a másikra át lehet juttatni. "A szervszállítás a szenvedélyem és a küldetésem" - mondja a sebész. "A karbantartás céljává vált az újítás."

OrganDelivery.gif

Három évvel ezelőtt Scalea felkereste a Marylandi Egyetem Mérnöki Tanszékét, és elkezdte a prototípus felépítését, olyan technológiával együtt, amely lehetővé teszi, hogy mind az orvos, mind a drónvezérlő figyeli a szerv állapotát a légi úton. A csapat a kísérlethez azért választotta a DJI M600 Pro készüléket, mert hat motorja közvetlenül a megfelelő forgórészük alatt fekszik, vagyis a rotorokat távol tartják az intelligens hűtőkamrától. Ez az elválasztás biztosítaná, hogy egy szerv megkímélje a drón motorjai által generált hőtől. Valós szerveket használtunk fel a három mérföldes tesztrepülés során, 2018 márciusában, és gondosan figyeltük a felszállás és a leszállás között; légi utazásuk után nem mutattak fiziológiai problémákat.

A csapatnak néhány kihívással kell szembenéznie - elkészíteni egy olyan dront, amely elég kicsi, hogy az ne tegyen jelentős súlyt a hasznos teherhez, és felmérje, hogy a magassági változások befolyásolják-e a szervek életképességét. (Kiderül, hogy a szervek, akárcsak a búvárok, „szenvedést” szenvedhetnek, ha túl gyorsan magasságba lépnek.) A földön végzett statikus tesztek mellett - az alkalmazás, az informatikai platform és az eszköz közötti kommunikáció ellenőrzése mellett biztonságos - Scalea különféle hőmérsékleteken és vibrációs erőkön keresztül értékelte prototípusát. A jövőbeni tesztek megpróbálják megjósolni a szervek működését a változó környezetben.

Ugyanakkor Scalea magánvállalatának, a Transzplantációs Logisztika és Informatika fejlesztésén dolgozott, és hivatalos partnerséget alakított ki az Egyesült Szervezet megosztásának Hálózatával, a nonprofit szervezettel, amely a nemzet szervátültetési rendszerét kezeli.

Párbeszédet kezdett a Szövetségi Repülési Igazgatósággal (FAA) is, az irányító testülettel, amely végül dönthet a drón által segített szervek szállításának sorsáról. Jelenleg a repülési törvény korlátozza a drónok repülését a föld feletti 400 lábnál kevesebb, legfeljebb 100 mérföld óránként sebességgel, és előírja, hogy a drónokat látószögben repüljék el, vagyis egy látható útvonal legyen az UAV és az irányítók között. .

A törvényt nem feltétlenül kell megváltoztatni a közeljövőben, mivel az FAA jelenleg meghatározott mentességeket hajt végre a drónok vonatkozásában, de szükség lehet egy konkrétabb szabályozási készletre, ha a drónokat szállító szervek normákká válnak. Noha a Scalea kísérletében használt drón mindössze másfél mérföldet repült fel és hátra, a csapat hosszabb távolságokat keres (az Egyesült Államok kórházai közötti átlagos szerv repülés kb. 400 mérföld), és ennek megfelelően megtervezi modelleit. A következő lépés? Valódi transzplantáció végrehajtása drónszállítás segítségével - olyan teljesítmény, amely kevesebb, mint egy évtized alatt lehetséges, a Scalea szerint.

DronesForOrganDelivery2.jpg A készülék, valamint egy szerv GPS-sel rendelkező online platformmal lehetővé teszi az orvosoknak és a kórházaknak, hogy valós időben megnézhessék a szerv helyét és állapotát. (Joseph Scalea)

Mivel az UAV-k városi forgalmi valósággá válnak, az egyik legfontosabb (és nem egyáltalán nem triviális) kihívás az, hogy a drónok ne kerüljenek más tárgyakba: repülőgépek a levegőbe, gyalogosok a földön, madarak vagy épületek valahol a kettő között. Mérnöki szempontból ez azt jelenti, hogy a gép és annak küldetése egyértelműen megtervezhető. Az ugyanabban a városban található kórházak között vese szállításra használt drónok nagyon különböznek egymástól, mint például a vér Columbusból Clevelandre szállítására; A súly és teljesítmény követelmények a hasznos teher, a távolság és a repülési sebesség függvényében különböznek, amelyeket mindenekelőtt meg kell határozni.

Jim Gregory, az Ohio Állami Egyetem gépészmérnöki professzora és az Egyetem Űrkutatási Központjának igazgatója szerint a szél és a láthatóság további komplikációkat okoz azoknak a drónoknak, amelyek jelenleg nem tudnak repülni a jégen vagy a felhőfedélen. . Gregory az aerodinamika és a drónok kereszteződésére specializálódott. Ez egy olyan kutatási terület, amely magában foglal mindent, a drónok útjának megtervezésével egy széllökő szél környezetében, a föld irányításának helyzeti tudatosságáig.

Az UAV-ok repülési tesztelésekor Gregory (aki szabadidejében szintén élvezi a repülést repülőgépekkel) három alapvető tényezőt hangsúlyozza: az akadályok észlelésének és elkerülésének képességét, a drón és a földi üzemeltető közötti erős irányító kapcsolat fenntartását, valamint a a gép autonómiája - vagyis az autonóm rendszer biztonságának bizonyítása. "Jó eshetőség van a szervek drónos továbbítására" - mondja. "Amit egyszerűbb, mint mondjuk az Amazon légcsomag-szállítási ötlete, az az, hogy egy szervszállító drón egyik jól ellenőrzött környezetből egy másik jól irányított környezetbe utazik" - magyarázza. Valójában a kórházak már olyan helikopterrel vannak felszerelve, amely szervhordozó UAV-kat fogadhat, és a szállításhoz szükséges infrastruktúra nagy része már működik.

Gregory legújabb projektje egy 33 mérföldes levegőszakaszt foglal magában, amely az ohiói Columbusban lévő légtérben halad át. "Hoztunk létre egyfajta folyosót a biztonságos UAV-forgalom számára" - mondja. Ez az északi autópálya, amelyet az Ohio Közlekedési Minisztériuma finanszíroz, hamarosan a drónok számára kijelölt utakként szolgálhat; remélem, hogy inkább a várostervezőkkel együtt fejleszthető ki.

Ebből a célból a földi irányítók folyamatosan tájékozottak maradnak a drón útja során, amely valaha létrehozhat egy „pilóta nélküli repülőgép-forgalomirányító rendszert”. Jelenleg a legtöbb drón GPS-jén jeleníti meg helyzetét - hasonlóan a légi járművek által használt rendszerekhez. -forgalomirányítás kereskedelmi repülőgépek számára. De amikor az emberek 35 000 lábnyira utaznak a Föld felett, az FAA a radaron keresztül is figyeli a vízi járműveinket: egy transzponder ismételten sugározza a helyét az úgynevezett Automatikus Független Felügyeleti Broadcast (ADS-B) néven. A drónok FAA-felügyelete természetesen új határ, és ezt kétségtelenül komolyan megvitatják a júniusi Baltimore-i FAA konferencián. "Nem tudom, hogy az FAA pontosan meghatározta-e a drónmegfigyelés működését" - mondja Gregory. "Egyesek az ADS-B mellett állnak, de a rendszer túlterhelt lehet, ha oly sok drón repül körül."

Rövid távon a Scalea szervát szállító UAV csökkentheti a hideg ischaemia időtartamát és javíthatja a szervátültetésre váró izolált betegek túlélési arányát; hosszú távon segíthetnek nekünk a szervelosztás maximalizálásában, vagyis kiküszöbölhetik a szervekre jelenleg alkalmazott földrajzi korlátokat, hogy bármikor bárhová eljuthassanak -, amelyek nélkülözhetetlenek a szervadonor-készletek világszerte való kibővítéséhez.

"A jövő küszöbön áll, mint gondolnánk" - mondja Scalea.

A drogok legújabb rakománya csak emberi szervek lehet