Monitorowanie badań klinicznych nad zwalczaniem COVID-19 nabiera tempa

W czerwcu 2020 roku amerykański producent leków zainicjował innowacyjny projekt przeprowadzania badań klinicznych nad potencjalnymi metodami leczenia starszych pacjentów z COVID-19. Placówki opieki długoterminowej od początku pandemii są szczególnie podatne na wybuchy COVID-19. Niektóre źródła szacują, że w tych placówkach aż do 40 % zgonów związanych z nowym koronawirusem w USA ma miejsce w ich obrębie.

Aby odpowiedzieć na tę katastrofalną sytuację i zapewnić, że starsi ludzie mieszkający w placówkach opieki długoterminowej zostali uwzględnieni w badaniach nad leczeniem wirusa, zespół ekspertów ds. rozwoju klinicznego, opieki klinicznej i technologii wpadł na pomysł przebudowy kamperów na mobilne jednostki badawcze. Wraz z tymi jednostkami mobilnymi dostosowano przyczepy do transportu materiałów badawczych.

Badania kliniczne są jednym z najbardziej złożonych i wymagających projektów w nauce. Dane z nich uzyskane muszą być skrupulatnie rejestrowane i chronione, ponieważ w przeciwnym razie można stracić kluczowe wyniki badań. Laboratoria przechowujące próbki i inne wysokiej jakości materiały badawcze potrzebują środowisk magazynowych, które są starannie utrzymywane w określonych warunkach. Zapisy tych warunków muszą być pełne i dokładne.

Producent leków, który przeprowadza te badania kliniczne, już korzystał z systemu viewLinc firmy Vaisala do monitorowania temperatury, wilgotności i innych parametrów w kilku środowiskach cGMP w swojej placówce. Pytanie brzmiało, czy loggery danych systemu viewLinc można wykorzystać w nowych mobilnych jednostkach badawczych, aby przesyłały dane monitorujące do istniejącego systemu viewLinc i wysyłały alarm w przypadku odchyleń? I co ważniejsze, czy Vaisala może szybko dostarczyć takie rozwiązanie?

Przeprowadzanie badań klinicznych w mobilnych jednostkach było przed COVID-19 niemal nie do pomyślenia. Dzięki bezprzewodowej technologii VaiNet firmy Vaisala do monitorowania i szybkim reakcjom inżynierów projektowych Vaisala, producent leków mógł uruchomić swoje mobilne jednostki badawcze w ciągu 30 dni.

Mobilizacja systemu monitorującego

Producent leków skontaktował się z Vaisala. Potrzebował monitorowania w chłodziarkach i zamrażarkach zamontowanych w kamperach, które zostały przekształcone w mobilne jednostki badawcze. Planuje się przemierzać kraj kamperami, aby przeprowadzać badania kliniczne w placówkach opieki długoterminowej i domach opieki. Ze względu na pandemię i wrażliwość mieszkańców, czas realizacji wdrożenia systemu monitorującego w mobilnych jednostkach badawczych wynosił zaledwie kilka tygodni.

Ponieważ chłodziarki i zamrażarki otwierają się co najmniej dwadzieścia razy dziennie, kluczowe było, aby co kilka minut rejestrować temperatury w tych urządzeniach, aby zapewnić odpowiednie warunki. Wartość danych temperaturowych musiała być również zautomatyzowana, dokładna, pełna i łatwa do raportowania. W idealnym przypadku dane miałyby pochodzić z istniejącego, zwalidowanego systemu monitorowania viewLinc. Najważniejsze było to, aby w przypadku odchyleń temperatury, zdalni pracownicy natychmiast otrzymywali powiadomienia e-mail lub SMS.

Wykorzystanie nowoczesnej technologii komunikacyjnej

Inżynierowie projektu Vaisala użyli prostych, standardowych modemów, aby umożliwić komunikację z wieloma urządzeniami sieciowymi VaiNet AP10 z mobilnych laboratoriów. Zostało to osiągnięte bez VPN, aby połączyć punkty dostępowe w kamperach z serwerem viewLinc. Ta metoda wymagała tylko jednego modemu i wbudowanych funkcji komunikacyjnych AP10.

Bezprzewodowe loggery temperatury i wilgotności RFL100 korzystają z technologii VaiNet opracowanej przez Vaisala. Technologia modulacji używana przez VaiNet opiera się na chirp-band spreading LoRa™. LoRa™ (Long Range) to protokół LPWAN (niskonapięciowa, szerokopasmowa sieć obszarowa).

Zasięg sygnału VaiNet w pomieszczeniach zwykle przekracza 100 m i bez problemu przenika przez ściany i inne przeszkody. Na zewnątrz zasięg jest znacznie większy. Na przykład, jeśli pracownicy badawczy używaliby loggerów RFL-100 na zewnątrz mobilnych laboratoriów, mogliby znajdować się na odległości kilku setek metrów od kampera i nadal utrzymywać łączność z urządzeniem sieciowym AP10. Punkt dostępowy AP10 pełni funkcję stacji bazowej dla bezprzewodowych loggerów VaiNet. Poniższy schemat pokazuje, jak wygląda komunikacja w mobilnej aplikacji VaiNet.

Energooszczędne, proste i szybkie

W zastosowaniu czujniki temperatury RFL100 zostały umieszczone w chłodziarkach i zamrażarkach. Punkt dostępowy AP10 został podłączony do switcha sieciowego w kamperze za pomocą kabla Ethernet z PoE (Power over Ethernet). Typowy switch PoE zapewnia około 48–50 V i łączność sieciową. Dzięki temu nie było konieczności stosowania zasilaczy DC dla urządzeń AP10. Użyto modemu 4G obsługującego PoE, co pozwoliło zasilić system monitorowania jednym gniazdkiem. Switch sieciowy korzysta z gniazdka i zasila AP10 oraz modem przez PoE. Wszystkie urządzenia mają zasilacze, a w razie potrzeby AP10 można podłączyć bezpośrednio do modemu.

Modem służył do komunikacji z AP10, a także zapewniał lokalny dostęp do Internetu na stanowisku komputerowym w kamperze. Zaleta korzystania z modemu 3G/4G z AP10 polega na tym, że AP10 korzysta z bardzo niskiej przepustowości danych. Chociaż każdy AP10 może obsługiwać do 32 loggerów RFL100, przesyła się tylko niewielka ilość danych przez bezprzewodowy modem o bardzo niskiej przepustowości. Ze względu na opłaty za korzystanie z modemów komórkowych, rozwiązanie to było ekonomiczne. Modem komunikuje się z stacją bazową komórkową i umożliwia przesyłanie danych przez Internet do zwalidowanego serwera viewLinc.

Razem silniejsi

Mobilne jednostki badawcze stworzone w 2020 roku są obecnie wykorzystywane do reagowania na wybuchy COVID-19 w placówkach w USA. To pierwsze tego rodzaju badanie kliniczne było dla wielu naukowców, menedżerów projektów i inżynierów ogromnym wyzwaniem i procesem nauki. W czasach, gdy tak wielu jest odizolowanych, niewielu jest tak odizolowanych lub wrażliwych jak ludzie mieszkający w domach opieki i placówkach długoterminowej opieki. Vaisala jest dumna, że może pomóc organizacji badawczej, która z zaangażowaniem poszukuje innowacyjnych rozwiązań, w trudnej sytuacji.