Inuti NASA: s lopp för att bygga en fläkt på 37 dagar

Det började med ett tillfälligt möte i Jet Propulsion Lab (JPL) cafeterian.

En ledande ingenjör stötte på JPL: s chef för ingenjörs- och vetenskapsdirektoratet i början av mars, och medan när de diskuterade aktuella händelser undrade de högt om det fanns något sätt som JPL kunde bidra till kampen mot coronavirus. De skickade ut ett mejl och frågade om någon hade idéer eller ville ställa upp som frivilligt att hjälpa till, och snart samlades ett helt team av ingenjörer.

Resultatet av det tillfälliga mötet är en prototypventilator för att underlätta andningen hos kritiskt sjuka COVID-19-patienter, designad på bara 37 dagar. Prototypen har godkänts av Food and Drug Administration (FDA), vilket betyder att den nu kan vara det tillverkas och börjar skickas ut för att hjälpa till att lindra den kroniska bristen på ventilatorer i U.S.A. sjukhus.

Resan har varit känslomässig för de inblandade ingenjörerna, som Chris Yahnker, en av de första volontärerna som gick med i projektet, berättade för Digital Trends.

"Det finns tillfällen då vi alla fällde en tår", sa han. "Det finns inte många gånger i din karriär när du verkligen kan säga, 'Jag gjorde en verklig skillnad'."

Från rymdrobotar till medicinska ventilatorer

Yahnker, gruppens handledare för extremmiljörobotik vid JPL, arbetar normalt med att designa robotar för NASA för att utforska de tuffa miljöerna på Mars, Venus, Europa och bortom. Men när han fick ett e-postmeddelande om det nya projektet – frågade han i princip om de kunde bygga en ventilator av delar som hittats liggande runt huset eller i den lokala järnaffären - han visste att han ville få inblandade.

Under den första helgen pysslade han runt i sitt garage och brainstormade alla vilda idéer han kunde komma på två eller tre andra personer — allt från att använda vattenflaskor i plast till att använda pumpen från en luftmadrass.

Nästa vecka insåg teamet att de hade möjlighet att skapa något som verkligen kunde hjälpa människor. Och precis innan JPL-anställda skickades hem för att jobba på distans, rådgjorde ingenjörerna med en expert på luftvägssjukdomar från ett närliggande sjukhus som förklarade detaljerna om vad läkare behövde en ventilator för att göra för patienter med coronavirus särskild.

Det fick igång ett stort intresse från andra JPL-ingenjörer och bildade ett kärnteam på sju eller åtta människor med stöd av dussintals andra som arbetade med att designa en ny ventilator i häpnadsväckande hastighet.

Göra skillnad

Att konstruera en ventilator är en sak. Men att designa något som uppfyller FDA: s riktlinjer och som kunde godkännas och rullas ut snabbt var något helt annat. När allt kommer omkring var en design till liten nytta om den inte kunde sättas in på sjukhus direkt.

En annan viktig oro för teamet var att de inte ville ta bort från leveranskedjan för befintliga ventilatortillverkare - det skulle inte vara någon mening med att designa en ny ventilator om den konkurrerade med traditionella ventilatorer om ett begränsat utbud av delar. Så de letade efter delar från industrier som svetsindustrin som var billiga och lättillgängliga och som inte skulle störa tillverkningen av andra fläktar.

De ville också se till att ventilatorn kunde användas med eller utan sjukhusgasförsörjning, så de skapat två designs — en för användning på sjukhus med gasledningar tillgängliga och en fristående för användning i nödsituationer inställningar.

Och även om deras fokus var på att tillhandahålla ventilatorer till USA till en början, ville de också se till att ventilatorerna kunde användas internationellt, så designen var tvungen att ta hänsyn till de varierande elektriska spänningarna och frekvenserna som finns i hela värld.

Så, hur ska man ta sig an en sådan utmaning? Lika annorlunda som att designa robotar för att utforska Jupiters iskalla månar och att designa en del av medicinsk utrustning för att hjälpa andningen kan vara, på vissa sätt kan ett liknande tillvägagångssätt tillämpas på båda. De grundläggande frågorna — Vad är det som den här enheten behöver göra? Vilka är kraven? - förbli detsamma.

"Vi tog en mycket liknande inställning till hur vi vanligtvis går tillväga för att designa saker," förklarade Yahnker. "JPL är en stor systemutvecklare. Det är vad vi gör riktigt bra. Vi tänker på problemet, vi tänker på alla interaktioner, vi tänker på systemets delkomponenter och hur de fungerar tillsammans, och sedan skriver vi en robust uppsättning krav. Vi följde mycket av samma process här.”

En personlig påverkan

Den största skillnaden mellan ett typiskt JPL-projekt och detta var dock tidsskalorna. NASA-projekt planeras vanligtvis under decennier, med stor noggrannhet för att inkludera uppsägningar, backupberedskap och långsiktig planering. Ventilatorerna behövde skapas så snabbt som möjligt, vilket innebar en radikal förändring till ett itererande tänkesätt.

"De flesta av oss började med teknik för att vi ville göra skillnad," sa Yahnker, "och att arbeta för JPL i rymdutforskning är coolt och du gör en enorm skillnad i världen. Men det kan ta decennier innan de här sakerna blir verklighet. Det här har varit en väldigt annorlunda upplevelse. Det går väldigt snabbt och behovet är verkligt. Det du gör idag har den mest omedelbara effekten i världen."

Att prata med läkare i frontlinjen, i synnerhet, gjorde att det verkligen var viktigt att tillhandahålla utrustning och hur man verkligen kan rädda liv att skapa en mer effektiv design. "Du mår verkligen bra av det du gör. Det gör de långa timmarna på 10 till 12 timmar om dagen mer välsmakande, inte bara för mig utan också för min familj, som frågar hur länge jag kommer att tillbringa hemmet på mitt hemmakontor. När du visar dem arbetet du gör och skillnaden du gör i världen känns det bra.”

Att hjälpa mänskligheten som helhet

Med ventilatorn godkänd av FDA, NASA erbjuder designen som en gratis licens. Nu behöver teamet bara hitta en tillverkare som kan börja tillverka ventilatorerna och tillhandahålla dem till sjukhus.

Apparaterna är användbara och viktiga nu, men de är också en indikation på vad en liten grupp beslutsamma människor kan göra i en kristid.

Skulle behovet uppstå igen är ingenjörer som Yahnker och hans JPL-kollegor villiga och kan hjälpa till.

"Om vi ​​kan vara redo om, gud förbjude, en annan sak som denna händer i framtiden, det är det vi alla är med i spelet för - att se till att vi kan hjälpa mänskligheten som helhet", sa Yahnker.

Redaktörens rekommendationer

• Inuti den galna planen att ösa på och ta hem lite av Venus-atmosfären
• Se NASA: s nya solpanel vecklas ut på rymdstationen
• NASA: s skywatchingtips i juni inkluderar Mars i bikupan
• Hur man ser NASA: s privata uppdrag anlända till rymdstationen
• Se NASA lyckas starta helt privat uppdrag till ISS