Inne i NASAs kappløp for å bygge en ventilator på 37 dager

Det startet med et tilfeldig møte i Jet Propulsion Lab (JPL) kafeteria.

En ledende ingeniør møtte JPLs sjef for ingeniør- og vitenskapsdirektoratet i begynnelsen av mars, og mens mens de diskuterte aktuelle hendelser, lurte de høyt på om det var noen måte JPL kunne bidra til kampen mot koronavirus. De sendte ut en e-post der de spurte om noen hadde ideer eller ville melde seg frivillig til å hjelpe, og snart samlet et helt team med ingeniører seg.

Resultatet av det tilfeldige møtet er en prototypeventilator for å hjelpe til med å puste hos kritisk syke COVID-19-pasienter, designet på bare 37 dager. Prototypen er godkjent av Food and Drug Administration (FDA), noe som betyr at den nå kan være det produsert og begynner å bli sendt ut for å lette den kroniske mangelen på ventilatorer i USA. sykehus.

Reisen har vært følelsesladet for de involverte ingeniørene, som Chris Yahnker, en av de første frivillige som ble med på prosjektet, fortalte Digital Trends.

"Det er tider da vi alle felte en tåre," sa han. "Det er ikke mange ganger i karrieren din når du virkelig kan si: "Jeg har gjort en virkelig forskjell."

Fra romroboter til medisinske ventilatorer

Yahnker, gruppeveileder for ekstremmiljørobotikk ved JPL, jobber vanligvis med å designe roboter for NASA for å utforske de tøffe miljøene på Mars, Venus, Europa og videre. Men da han mottok en e-post om det nye prosjektet – spurte han egentlig om de kunne bygge en ventilator ut av deler funnet liggende rundt i huset eller på den lokale jernvarehandelen - han visste at han ønsket å få involvert.

I løpet av den første helgen drev han rundt i garasjen og brainstormet alle ville ideer han kunne tenke seg to eller tre andre personer — alt fra å bruke plastvannflasker til å bruke pumpen fra en luftmadrass.

Neste uke innså teamet at de hadde muligheten til å lage noe som virkelig kunne hjelpe folk. Og rett før JPL-ansatte ble sendt hjem for å jobbe eksternt, rådførte ingeniørene seg med en ekspert på luftveissykdommer fra et nærliggende sykehus som forklarte detaljene om hva legene trengte en respirator for å gjøre for koronaviruspasienter bestemt.

Det satte i gang en bølge av interesse fra andre JPL-ingeniører, og dannet et kjerneteam på syv eller åtte mennesker med støtte fra dusinvis av andre som jobbet med å designe en ny ventilator i forbløffende hastighet.

Gjøre en forskjell

Å lage en ventilator er én ting. Men å designe noe som oppfyller FDA-retningslinjene, og som kunne godkjennes og rulles ut raskt, var noe helt annet. Tross alt var et design til liten nytte hvis det ikke kunne settes inn på sykehus med en gang.

En annen viktig bekymring for teamet var at de ikke ønsket å ta bort fra forsyningskjeden til eksisterende ventilatorprodusenter - det ville ikke være noen vits i å designe en ny ventilator hvis den konkurrerte med tradisjonelle ventilatorer om et begrenset antall deler. Så de så etter deler fra industrier som sveiseindustrien som var billige og lett tilgjengelige, og som ikke ville forstyrre produksjonen av andre ventilatorer.

De ønsket også å sørge for at respiratoren kunne brukes med eller uten sykehusgassforsyning, så de laget to design – en for bruk på sykehus med gassledninger tilgjengelig og en frittstående for bruk i nødstilfeller oppsett.

Og selv om deres fokus først var på å skaffe ventilatorer til USA, ønsket de også å sørge for at ventilatorene kunne brukes internasjonalt, så designet måtte ta hensyn til de varierende elektriske spenningene og frekvensene som finnes i hele verden.

Så, hvordan skal man nærme seg en slik utfordring? Like annerledes som å designe roboter for å utforske Jupiters iskalde måner og å designe et medisinsk utstyr for å hjelpe pusten kan være, på noen måter kan en lignende tilnærming brukes på begge. De grunnleggende spørsmålene - Hva er det denne enheten trenger å gjøre? Hva er kravene? - forbli det samme.

"Vi tok en veldig lik tilnærming til hvordan vi vanligvis går fram for å designe ting," forklarte Yahnker. "JPL er en stor systemutvikler. Det er det vi gjør veldig bra. Vi tenker på problemet, vi tenker på alle interaksjonene, vi tenker på delkomponentene i systemet og hvordan de fungerer sammen, og så skriver vi et robust sett med krav. Vi fulgte mye av den samme prosessen her."

En personlig innvirkning

Den største forskjellen mellom et typisk JPL-prosjekt og dette var imidlertid tidsskalaene. NASA-prosjekter planlegges vanligvis over flere tiår, med stor omhu for å inkludere oppsigelser, sikkerhetskopiering og langsiktig planlegging. Ventilatorene måtte opprettes så raskt som mulig, noe som innebar et radikalt skifte til en itererende tankegang.

"De fleste av oss begynte i ingeniørfag fordi vi ønsket å gjøre en forskjell," sa Yahnker, "og det er kult å jobbe for JPL i romutforskning, og du utgjør en enorm forskjell i verden. Men det kan ta flere tiår før disse tingene blir realisert. Dette har vært en veldig annerledes opplevelse. Det går veldig raskt, og behovet er reelt. Det du gjør i dag har den mest umiddelbare innvirkningen i verden.»

Spesielt å snakke med leger i frontlinjen, førte virkelig til viktigheten av å skaffe utstyr og hvordan å skape et mer effektivt design virkelig kan redde liv. "Du føler deg virkelig bra med det du gjør. Det gjør de lange timene på 10 til 12 timer om dagen mer velsmakende, ikke bare for meg, men også for familien min, som spør hvor lenge jeg kommer til å tilbringe hull på hjemmekontoret mitt. Når du viser dem arbeidet du gjør og forskjellen du gjør i verden, føles det bra.»

Hjelper menneskeheten som helhet

Med ventilatoren godkjent av FDA, tilbyr NASA designet som en gratis lisens. Nå trenger teamet bare å finne en produsent som kan begynne å produsere respiratorene og levere dem til sykehus.

Apparatene er nyttige og viktige nå, men de er også en indikasjon på hva en liten gruppe målbevisste mennesker kan gjøre i en krisetid.

Skulle behovet oppstå igjen, er ingeniører som Yahnker og hans JPL-kolleger villige og i stand til å hjelpe.

"Hvis vi kan være klare hvis, gud forby, en annen ting som dette skjer i fremtiden, er det det vi alle er med i spillet for - å sørge for at vi kan hjelpe menneskeheten som helhet," sa Yahnker.

Redaktørenes anbefalinger

• Inne i den gale planen å øse opp og bringe hjem litt av Venus-stemningen
• Se NASAs nye solcellepanel utfolde seg på romstasjonen
• NASAs skywatching-tips fra juni inkluderer Mars in the Beehive
• Hvordan se NASAs private oppdrag ankomme romstasjonen
• Se NASA vellykket lansere alt-privat oppdrag til ISS