Jak tým inženýrů NASA vyvinul fanouška…

David Van Buren, inženýr v Jet Propulsion Laboratory NASA, často tráví čas návrhem a konstrukcí nástrojů pro vesmírné dalekohledy nebo roboty, které budou zkoumat jiné světy v naší sluneční soustavě. Minulý měsíc však Van Buren a skupina kolegů z JPL pracují na projektu, který je pro ně skutečně neprozkoumaný: vybudování ventilátoru na pomoc nemocným pacientům s COVID-19. Díky předchozím zkušenostem s lékařským inženýrstvím ve společnosti Van Buren jsem nikdy předtím nenavrhoval ventilátor. Ale on a jeho kolegové z JPL jsou zvyklí dělat věci, které nemají zkušenosti. Ve skutečnosti jsou zvyklí dělat věci, které nikdo nikdy nezažil. „Jsme zvyklí hledat nové problémy a vymýšlet, jak je vyřešit.“ “Když k nám přijde vědec a řekne nám, že chce jít na Jupiterův měsíc a probodnout led, a podívat se, co je pod ním, je to něco, co se nikdy předtím nedělo,” říká Van Buren The Verge. „Jsme zvyklí vidět nové problémy, vidět věci, které lidé dříve neudělali, nebo alespoň jsme to dříve neudělali, a vymýšlet, jak je vyřešit.“ Po 37 dnech výzkumu, plánování a neoprávněné manipulace vytvořila společnost JPL prototyp, kterému říkají ventilátor VITAL. Bílá digitální krabička s připojenou dýchací trubicí, ventilátor je někde mezi sofistikovanými špičkovými ventilátory, které potřebují nejvíce nemocní pacienti, a jednoduchou ambulantní taškou, kterou lze dočasně použít k rychlému vytlačování vzduchu do plic. . Tým nechtěl zasahovat do výroby nejdůležitějších ventilátorů, proto je ventilátor VITAL určen pro pacienty, kteří stále potřebují podporu dýchání, ale nejsou v nejtvrdších podmínkách. VITAL, dočasné vozidlo navržené tak, aby v nemocnici vydrželo jen tři až čtyři měsíce, bylo speciálně navrženo pro pacienty s COVID-19, kteří řídili jeho konstrukci. “Záleží na tom, co můžete udělat, jen udržujte funkce potřebné pro pacienty s COVID-19,” říká Van Buren.

Ventilátor VITAL. Obrázek: NASA

V průběhu ledna a února sledoval Van Buren zprávy o šíření COVID-19 v Číně s rostoucím znepokojením. Ve Washingtonu, kdy se COVID-19 rozšířila v komunitě a objevila se na začátku března, měla její dcera v mysli epidemie od vypuknutí H1N1 v roce 2009, kdy musela být její dcera hospitalizována pro nový kmen chřipky. V Kalifornii se Van Buren začal soustředit na to, co by mohl udělat, aby skutečně pomohl. První modely naznačovaly, že nemocnice nebudou mít dostatečnou kapacitu nebo vybavení pro zvládnutí toku pacientů s COVID-19. Van Buren cítil, že JPL může být v boji výhodou. Jednoho dne narazil na hlavního inženýra JPL Roba Manninga v kavárně v centru města a začali mluvit o tom, co mohou dělat. “Vzhledem k okolnostem jsme si oba mysleli, že možná projekty, na kterých trávíme čas, nemusí být tím nejdůležitějším, co můžeme udělat, uvědomili jsme si oba,” říká Van Buren. “Podali jsme žádost.” Když stavíme vozidlo k přistání na Marsu, model, který použijeme, je víceméně. “Manning našel peníze na vybudování malého týmu a projekt začal 16. března.” Skupina kontaktovala pulmonologa jménem Michael Gurevitch, který pracuje na ventilátorech po celá desetiletí. Když zaměstnanec JPL dělal podrobné poznámky na obří tabuli, vešel dovnitř a vysvětlil týmu přesné požadavky na fanoušky. “Když jsme vyrobili nástroj pro přistání na Marsu, do značné míry jsme použili model, který jsme použili.” Například vrtáme povrch a provádíme měření toho, co je dole, “říká Van Buren. “Spolupracujeme s vědci.” V tomto případě kontaktujeme lékaře, abychom zjistili přesně to, co je potřeba, než budeme moci navrhnout přístroj nebo v tomto případě ventilátor. “

Nakonec se k projektu přidali další lidé z JPL, včetně Michelle Easter. Normálně funguje na mechanismech známých jako akční členy. Tyto motory se používají k polohování nebo otáčení nástrojů, jako jsou solární panely, během mise. “Pohony jsou často kombinací mechanismů a elektroniky,” řekl Easter The Verge. “A zařízení VITAL je přesně to; je to mechanismus ovládaný vestavěnou elektronikou a tento druh designu je pro mě velmi pohodlný. “ Tým se pokusil pro vytvoření VITALU použít co nejvíce běžných dílů. jako jsou trubky, motory, ventily a elektronické displeje. Tímto způsobem kdokoli, kdo zařízení v budoucnu vyrobí, nebude muset dělat speciální objednávku na vše potřebné pro pokročilejšího fanouška. Tým zjistil, že společnosti a dodavatelé byli ochotni pomoci zajistit škálovatelné dodávky. A když JPL neměla to, co potřebovala, odkazovali na ně. “Společnosti jednoduše otevíraly svůj Rolodex a dávaly nám jména svých konkurentů.” „Společnosti právě otevíraly svůj Rolodex a dávaly nám jména svých konkurentů,“ říká Easter. „To není to, co si myslíte o podnikatelském myšlení. Ale lidé vyhodili všechny tradiční soutěže z okna. ““ Nakonec se tým rozhodl pro finální design VITAL. Protože je stroj určen pro pacienty s COVID-19, zaměřuje se jemně na dodávku vzduchu, charakteristického příznaku viru, do tuhých plic. Ztuhlé plíce mají větší potíže s dilatací, takže pacienti mají potíže s dostatkem vzduchu k dýchání. VITAL si klade za cíl poskytnout pacientům dostatečný tlak vzduchu k nafouknutí plic, ale ne natolik, aby způsobil nadměrné rozpínání plic. Stroj také není úplně vypuštěn kromě plic. Pacienti s COVID-19 mají poškození plic, které způsobuje bobtnání a slepení boků plic. Pokud veškerý vzduch vychází z vašich plic a boční strany se navzájem dotýkají, může se držet pohromadě a ztěžovat opětovné otevření. Proto se VITAL snaží jemně nafouknout plíce pokaždé, když pacienti vydechnou.

JPL je vybavena různými testovacími zařízeními, například obrovskou vakuovou komorou používanou k vystavení kosmické lodi extrémním prostředím. Obrázek: NASA

Nyní, když má tým funkční prototyp, prošli testováním prostředí pomocí zařízení. Pokaždé, když NASA vyšle kosmickou loď do jiného světa, musí být každé vozidlo vystaveno extrémním podmínkám, jako jsou rozsáhlé teploty, intenzivní vibrace, hlasité zvuky a další, aby bylo možné zjistit, zda vydrží drsné vesmírné prostředí. Pro kvalifikaci lékařského vybavení je zapotřebí mnoho stejných testů a společnost JPL má zařízení pro jejich provoz, včetně obrovské vakuové komory a důsledně kývavého nastavení hardwaru. “Vyrábíme kosmické lodě, ne lékařské přístroje, ale existuje mnoho podobných předmětů.” Protože oba musí být extrémně vysoce spolehlivými systémy z různých důvodů, “říká Easter. “U vesmírných lodí, jakmile to umístíš do vesmíru, už to nikdy neopravíš.” Proto musíme ověřit, že je naprosto dokonalý a funguje za všech podmínek očekávaným způsobem. Pak to samozřejmě připisujeme člověku pro lékařské přístroje; Musíme ověřit, že osobě neublížíme. Oba jsou velmi, velmi důležité. “Vzhledem k tomu, že Úřad pro kontrolu potravin a léčiv povzbuzuje organizace, aby rychle vytvořily nová zařízení pro boj s COVID-19, většina testů často vyžadovaných k ověření zařízení již není nutná.” Společnost JPL však stále musí provádět testy výtahu s VITAL, aby zjistila, zda stroj bude fungovat na místech, jako je Denver. Musí také provést testy elektromagnetického rušení, které určí, zda bude VITAL fungovat normálně. zavřít mobilní telefon. „Vyrábíme kosmické lodě, ne lékařské přístroje, ale existuje mnoho podobných produktů.“ 30. dubna společnost JPL obdržela oznámení od FDA, že společnost VITAL obdrží povolení pro nouzové použití. Nyní mají schválení. Tým zašle navržený VITAL společnostem, které mohou hromadně vyrábět a dodávat ventilátory do nemocnic v nouzi. “Vyrábíme,” říká Van Buren. “Vyrobíme jeden nebo dva typy a pošleme je na Mars nebo Saturn nebo kamkoli.” A proto jsme najali několik společností, aby nám pomohli pochopit aspekty hromadné výroby. Není jasné, jak bude tým postupovat, když bude ventilátor VITAL odeslán do světa. Mnoho lidí v týmu si dá pauzu od svých běžných projektů, aby tohoto fanouška co nejdříve připravilo. Pravděpodobně budou velmi brzy redesignovat meziplanetární vesmírné sondy, ale jejich krátká práce v lékařském světě je povzbudila. “Myslím, že všichni v týmu jsou tak vděční, že máme něco pozitivního, co přispívá k našemu úsilí a týmové práci.” “Říká Velikonoce.” „Rozhodně nám to pomáhá cítit se zmocněni v jinak bezmocné situaci.“30. dubna v 18:30 východního času: Tento článek byl aktualizován, aby indikoval, že ventilátor VITAL obdržel povolení FDA pro nouzové použití.