Làm việc như một kỹ sư tại Phòng thí nghiệm Động cơ phản lực của NASA, David Van Buren thường dành thời gian để thiết kế và chế tạo các thiết bị cho kính viễn vọng không gian hoặc robot sẽ khám phá các thế giới khác trong Hệ Mặt trời của chúng ta. Nhưng trong tháng vừa qua, Van Buren và một nhóm đồng nghiệp của anh tại JPL đã thực hiện một dự án thực sự là địa hình chưa được khám phá cho họ: chế tạo máy thở để giúp bệnh nhân mắc bệnh COVID-19.
Trong khi Van Buren có một số kinh nghiệm trước đây về kỹ thuật y tế, anh ấy không bao giờ thiết kế máy thở trước đây. Nhưng anh ấy và đồng nghiệp của anh ấy ở JPL đã quen với việc làm những thứ mà họ không có kinh nghiệm làm. Trên thực tế, họ đã từng làm những thứ đó không một ai có kinh nghiệm làm.
Khi một nhà khoa học đến với chúng tôi và nói rằng họ muốn đến một mặt trăng của Sao Mộc và khoan vào băng và xem những gì mà bên dưới, đó là một thứ gì đó mà trước đây chưa bao giờ được thực hiện. The Verge. Chúng tôi đã từng nhìn vào những vấn đề mới – những điều mà mọi người đã thực hiện trước đó hoặc ít nhất là chúng tôi đã thực hiện trước đó – và tìm ra cách để giải quyết chúng.
Sau cơn lốc 37 ngày nghiên cứu, lập kế hoạch và mày mò, một nhóm kỹ sư tại JPL đã đã tạo ra một nguyên mẫu mà họ gọi là máy thở VITAL. Một hộp kỹ thuật số màu trắng có gắn ống thở, máy thở nằm ở đâu đó giữa các máy thở cao cấp tinh vi mà bệnh nhân mắc bệnh cần và một túi cứu thương đơn giản có thể được sử dụng như một biện pháp tạm thời để nhanh chóng ép không khí vào phổi. Nhóm nghiên cứu không muốn can thiệp vào việc sản xuất máy thở quan trọng hơn, vì vậy máy thở VITAL dành cho những bệnh nhân vẫn cần hỗ trợ hô hấp nhưng không ở trong điều kiện khắc nghiệt nhất. Nó có một công cụ tạm thời được thiết kế để tồn tại chỉ trong ba đến bốn tháng trong bệnh viện.
VITAL được thiết kế riêng cho những người có COVID-19, giúp hướng dẫn thiết kế của nó. Van Buren đã giảm bớt tất cả những điều có thể làm, để giữ lại những chức năng cần thiết cho bệnh nhân COVID-19, Van nói.
Trong suốt tháng 1 và tháng 2, Van Buren đã theo dõi tin tức về sự lây lan của COVID-19 tại Trung Quốc với mối quan tâm ngày càng tăng. Đại dịch đã xuất hiện trong tâm trí anh kể từ khi dịch cúm bùng phát vào năm 2009 khi con gái anh phải nhập viện vì chủng cúm mới.
Khi mọi thứ trở nên rõ ràng vào đầu tháng 3 rằng có sự lan truyền cộng đồng của COVID-19 ở Washington và California, Van Buren thực sự bắt đầu tập trung vào những gì anh ta có thể làm để giúp đỡ. Các mô hình ban đầu cho thấy các bệnh viện sẽ không có đủ năng lực hoặc thiết bị để xử lý dòng bệnh nhân COVID-19. Van Buren cho rằng JPL có thể là một tài sản trong cuộc chiến. Một ngày nọ, anh tình cờ gặp Rob Manning, kỹ sư trưởng của JPL, trong quán cà phê trung tâm, và họ bắt đầu nói về những gì họ có thể làm. Cả hai chúng tôi đều đã suy nghĩ, dựa vào hoàn cảnh, có lẽ những dự án mà chúng tôi dành thời gian có thể không phải là điều quan trọng nhất chúng tôi có thể làm, với những gì cả hai chúng tôi nhận ra sắp xảy ra, Van Van Buren nói.
Manning đã tìm thấy tiền để thành lập một nhóm nhỏ và dự án đã khởi động vào ngày 16 tháng 3. Nhóm đã liên lạc với một bác sĩ phổi tên là Michael Gurevitch, người đã làm việc trên máy thở trong nhiều thập kỷ. Anh ta đến và nói với nhóm các yêu cầu chính xác cần thiết cho máy thở, trong khi một nhân viên của JPL ghi chú chi tiết trên một tấm bảng trắng khổng lồ.
Van Buren cho biết, ít nhiều chúng ta đã áp dụng mô hình mà chúng ta áp dụng khi chế tạo một nhạc cụ để đáp xuống Sao Hỏa và, nói, khoan xuyên qua bề mặt và thực hiện các phép đo về những gì mà xuống dưới đây, Van Buren nói. Chúng tôi tham gia với các nhà khoa học. Trong trường hợp này, chúng tôi đã tham gia với các bác sĩ lâm sàng về những gì chính xác là cần thiết, để sau đó chúng tôi có thể thiết kế một dụng cụ – hoặc trong trường hợp này là máy thở.
Cuối cùng, những người khác tại JPL đã tham gia dự án, bao gồm cả Michelle Easter. Thông thường, cô làm việc trên các cơ chế được gọi là cơ cấu chấp hành. Những động cơ này được sử dụng để triển khai hoặc xoay các dụng cụ như các tấm pin mặt trời trong một nhiệm vụ.
Thiết bị truyền động của bộ phận thường là sự kết hợp giữa cơ chế và thiết bị điện tử The Verge. Ngay và đó chính xác là những gì thiết bị VITAL là; Nó có một cơ chế mà điều khiển bằng cách điều khiển bởi các thiết bị điện tử nhúng và kiểu thiết kế đó là một thứ gì đó siêu thoải mái đối với tôi.
Để tạo ra VITAL, nhóm đã cố gắng sử dụng càng nhiều bộ phận phổ biến, có sẵn càng tốt, chẳng hạn như ống, động cơ, van và màn hình điện tử. Bằng cách đó, bất cứ ai sản xuất thiết bị trong tương lai sẽ cần đặt hàng đặc biệt bất cứ thứ gì cần thiết cho một máy thở tinh vi hơn. Nhóm nghiên cứu nhận thấy rằng các công ty và nhà cung cấp rất sẵn lòng giúp cung cấp các vật tư có thể mở rộng được. Và khi họ không có những gì JPL cần, họ đã cho họ tham khảo.
Các công ty đã chỉ mở Rolodexes của họ và cho chúng tôi biết tên của các đối thủ cạnh tranh của họ, ông nói, Easter, không phải là những gì bạn nghĩ cho một tư duy kinh doanh. Nhưng mọi người đã ném tất cả các cuộc thi truyền thống ra khỏi cửa sổ.
Cuối cùng, nhóm đã giải quyết trên thiết kế VITAL cuối cùng. Do máy được thiết kế cho bệnh nhân COVID-19, nên nó tập trung vào việc cung cấp không khí một cách tinh tế cho phổi cứng – một triệu chứng đặc trưng của virus. Phổi cứng có thời gian mở rộng khó khăn hơn, vì vậy bệnh nhân phải vật lộn để có đủ không khí để thở. VITAL có nghĩa là cung cấp đủ áp suất không khí cho bệnh nhân để làm phồng phổi của họ nhưng không quá nhiều để phổi mở rộng quá mức. Máy cũng hoạt động để đảm bảo phổi don don hoàn toàn xì hơi. Bệnh nhân COVID-19 bị tổn thương phổi khiến hai bên phổi bị viêm và dính. Nếu tất cả không khí đi ra khỏi phổi và hai bên chạm vào nhau, chúng có thể dính lại với nhau và khiến cho việc mở trở lại trở nên khó khăn hơn. Vì vậy, VITAL cố gắng giữ cho phổi hơi phồng lên bất cứ khi nào bệnh nhân thở ra.
:format(webp):no_upscale()/cdn.vox-cdn.com/uploads/chorus_asset/file/19932669/PIA13936_hires.jpg)
Bây giờ nhóm nghiên cứu đã có một nguyên mẫu hoạt động, họ đã chuyển sang thử nghiệm môi trường với thiết bị. Bất cứ khi nào NASA gửi tàu vũ trụ đến một thế giới khác, mỗi chiếc xe phải chịu các điều kiện khắc nghiệt – như nhiệt độ trên diện rộng, rung động mạnh, âm thanh lớn và hơn thế nữa – để xem liệu nó có thể chịu được môi trường khắc nghiệt của không gian. Nhiều trong số các thử nghiệm tương tự cũng cần thiết để đủ điều kiện thiết bị y tế và JPL có các phương tiện để chạy chúng, bao gồm buồng chân không khổng lồ và thiết lập để lắc phần cứng một cách nghiêm ngặt.
Chúng tôi chế tạo tàu vũ trụ không phải là thiết bị y tế, nhưng có rất nhiều yếu tố tương tự nhau, bởi vì cả hai đều phải là hệ thống có độ tin cậy cực cao – vì những lý do khác nhau, ông nói Phục Sinh. Đối với tàu vũ trụ, một khi bạn đưa nó lên vũ trụ, bạn sẽ không bao giờ có thể đi và sửa nó. Vì vậy, chúng tôi phải xác minh rằng nó hoàn toàn hoàn hảo và hoạt động chính xác như chúng tôi mong đợi trong mọi điều kiện. Sau đó, tất nhiên, đối với các thiết bị y tế, chúng tôi kết nối nó với con người; chúng tôi phải xác minh rằng chúng tôi sẽ không làm tổn thương một người. Cả hai đều rất, rất quan trọng.
Vì Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm đang khuyến khích các tổ chức nhanh chóng tạo ra các thiết bị mới để chống lại COVID-19, nhiều thử nghiệm thường được yêu cầu để chứng nhận thiết bị không còn cần thiết nữa. Nhưng JPL vẫn phải thực hiện kiểm tra độ cao với VITAL để xem máy có hoạt động ở những nơi như Denver không. Họ cũng cần thực hiện kiểm tra nhiễu điện từ, việc này sẽ xác định xem VITAL có thể hoạt động bình thường hay không nếu có ai đó nói chuyện trên điện thoại di động gần đó.
Trong khi vòng thử nghiệm cuối cùng đang được hoàn thành, JPL đang chờ thông báo từ FDA về việc VITAL sẽ nhận được ủy quyền sử dụng khẩn cấp hay không. Sau khi được phê duyệt, nhóm này sẽ gửi thiết kế cho các công ty có thể sản xuất VITAL en masse và giao máy thở cho các bệnh viện có nhu cầu. Van Chúng tôi không có sản xuất, Van nói Van Buren. Chúng tôi tạo ra một hoặc hai loại, và chúng tôi gửi chúng lên Sao Hỏa hoặc Sao Thổ hoặc một nơi nào đó. Và vì vậy, chúng tôi đã tham gia một vài công ty để giúp chúng tôi hiểu các khía cạnh sản xuất hàng loạt.
Nó không rõ nhóm sẽ tiến hành như thế nào khi máy thở VITAL được vận chuyển ra thế giới. Nhiều người trong nhóm tạm dừng các dự án bình thường của họ để chuẩn bị máy thở này càng sớm càng tốt. Họ có thể sẽ quay trở lại để thiết kế các tàu thăm dò không gian liên hành tinh rất sớm, nhưng họ đã bị nổi trong thời gian ngắn ngủi trong thế giới y khoa.
Tôi nghĩ rằng tất cả mọi người trong đội đều rất biết ơn vì chúng tôi có một cái gì đó tích cực để đóng góp trong trí tuệ và tinh thần đồng đội của chúng tôi, ông nói Phục Sinh. Đây chắc chắn giúp chúng ta cảm thấy được trao quyền trong một tình huống bất lực.
