A Wearable CO2 Removal Device for Veteran Rehabilitation from Lung Disease

用于肺病退伍军人康复的可穿戴式二氧化碳去除装置

基本信息

  • 批准号:
    10424362
  • 负责人:
  • 金额:
    --
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2019
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2019-07-01 至 2022-09-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Veterans are three times more likely than the general population to develop chronic obstructive pulmonary disease (COPD), the fourth leading cause of US death. Current therapies are principally palliative, and have limited ability to restore Veterans to a sustained better quality of life. The goal of this work is to improving Veteran rehabilitation from lung disease by developing a novel artificial lung (AL) device which is optimized for CO2 removal. Recently, we developed an AL design based on concentric gating which improves overall device efficiency compared to current clinical devices. In this work, we will optimize this design to develop a CO2 removal artificial lung (CORAL) which is suitable for incorporation into a wearable system. In Aim 1, a 3D computer model of the CORAL will be built using Solidworks and blood flow simulations will be performed using the Solidworks Flow Simulation add-in. A porous media model will be used to model flow resistance due to the fiber bundle. Blood flow simulations within devices having varied fiber lengths and fiber bundle porosities will be performed. The simulations will be used to guide design of an optimized device that meets all stated specifications for the CORAL device. Once the design is chosen, components will be 3D printed and used for prototype fabrication. In Aim 2, CORAL devices will be fabricated and bench tested to experimentally determine pressure drop and gas exchange performance. In Aim 3, CORAL devices which meet gas exchange and pressure specification will be tested using an acute sheep model of hypercapnia. The successful completion of these aims will lead to a Merit Review application that will focus on the long-term implementation of the developed CO2 removal device. These studies will include chronic sheep experimentation and incorporation into an automated, wearable system, and will provide the information necessary to plan human clinical trials.
退伍军人患慢性阻塞性肺疾病的可能性是普通人群的三倍 肺部疾病(COPD)是美国第四大死亡原因。目前的治疗方法有 主要是姑息治疗,使退伍军人恢复持续较高质量的能力有限 生活。这项工作的目标是通过开发来改善肺病退伍军人的康复 一种新型人工肺 (AL) 装置,针对二氧化碳去除进行了优化。最近,我们开发了一个 基于同心浇注的 AL 设计,与相比,可提高整体器件效率 目前的临床设备。在这项工作中,我们将优化这一设计,开发一种二氧化碳去除人工 肺(CORAL),适合整合到可穿戴系统中。在目标 1 中,一台 3D 计算机 将使用 Solidworks 构建 CORAL 模型并进行血流模拟 使用 Solidworks Flow Simulation 插件。多孔介质模型将用于模拟流动 纤维束产​​生的阻力。具有不同纤维的设备内的血流模拟 将执行长度和纤维束孔隙率。模拟将用于指导设计 符合 CORAL 器件所有规定规格的优化器件。一旦设计完成 选择后,组件将被 3D 打印并用于原型制造。目标 2,珊瑚色 将制造设备并进行台架测试,以通过实验确定压降和气体 交换表现。目标3,满足气体交换和压力的CORAL装置 将使用急性高碳酸血症绵羊模型来测试规格。成功者 完成这些目标将导致绩效审查申请,该申请将侧重于长期 实施已开发的二氧化碳去除装置。这些研究将包括慢性绵羊 实验并整合到自动化、可穿戴系统中,并将提供 计划人体临床试验所需的信息。

项目成果

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