ภายในการแข่งขันของ NASA เพื่อสร้างเครื่องช่วยหายใจใน 37 วัน

เริ่มต้นด้วยการพบกันในโรงอาหาร Jet Propulsion Lab (JPL)

หัวหน้าวิศวกรคนหนึ่งได้พบกับหัวหน้าฝ่ายวิศวกรรมและวิทยาศาสตร์ของ JPL เมื่อต้นเดือนมีนาคม และในขณะนั้น พูดคุยเกี่ยวกับเหตุการณ์ปัจจุบันที่พวกเขาสงสัยดัง ๆ ว่ามีวิธีใดที่ JPL สามารถมีส่วนร่วมในการต่อสู้ได้หรือไม่ ต่อต้าน ไวรัสโคโรน่า. พวกเขาส่งอีเมลไปถามว่าใครมีไอเดียหรืออยากอาสาช่วย และในไม่ช้า ทีมวิศวกรทั้งหมดก็รวมตัวกัน

ผลลัพธ์ของการประชุมครั้งนั้นคือเครื่องช่วยหายใจต้นแบบเพื่อช่วยหายใจในผู้ป่วยโรคโควิด-19 ที่ป่วยหนัก ออกแบบภายในเวลาเพียง 37 วัน ต้นแบบได้รับการอนุมัติจากสำนักงานคณะกรรมการอาหารและยา (อย.) ซึ่งหมายความว่าขณะนี้สามารถทำได้แล้ว ผลิตและเริ่มส่งออกเพื่อช่วยบรรเทาปัญหาการขาดแคลนเครื่องช่วยหายใจในประเทศสหรัฐอเมริกาอย่างเรื้อรัง โรงพยาบาล

การเดินทางครั้งนี้เป็นเรื่องที่น่าสะเทือนใจสำหรับวิศวกรที่เกี่ยวข้อง ดังที่ Chris Yahnker หนึ่งในอาสาสมัครกลุ่มแรกๆ ที่เข้าร่วมโครงการกล่าวกับ Digital Trends

“มีหลายครั้งที่เราทุกคนต้องเสียน้ำตา” เขากล่าว “มีไม่กี่ครั้งในอาชีพของคุณที่คุณสามารถพูดได้อย่างแท้จริงว่า ‘ฉันสร้างความแตกต่างอย่างแท้จริง’”

จากหุ่นยนต์อวกาศไปจนถึงเครื่องช่วยหายใจทางการแพทย์

Yahnker ซึ่งเป็นหัวหน้ากลุ่มด้านวิทยาการหุ่นยนต์เพื่อสิ่งแวดล้อมสุดขั้วที่ JPL ปกติแล้วจะทำงานออกแบบหุ่นยนต์ให้กับ NASA เพื่อสำรวจสภาพแวดล้อมที่รุนแรงของดาวอังคาร ดาวศุกร์ ยูโรปา และอื่นๆ แต่เมื่อเขาได้รับอีเมลเกี่ยวกับโครงการใหม่ โดยถามว่าพวกเขาสามารถสร้างเครื่องช่วยหายใจได้หรือไม่ พบชิ้นส่วนต่างๆ เกลื่อนกลาดในบ้านหรือที่ร้านฮาร์ดแวร์แถวบ้าน — เขารู้ว่าเขาต้องการซื้อ ที่เกี่ยวข้อง.

ในช่วงสุดสัปดาห์แรก เขาได้ขับรถไปรอบๆ ในโรงรถและระดมความคิดทุกไอเดียสุดเจ๋งที่เขาคิดออก อีกสองหรือสามคน — ทุกอย่างตั้งแต่การใช้ขวดน้ำพลาสติกไปจนถึงการใช้ปั๊มจากที่นอนลม

ภายในสัปดาห์หน้า ทีมงานตระหนักว่าพวกเขามีโอกาสที่จะสร้างสิ่งที่สามารถช่วยผู้คนได้จริงๆ และก่อนที่พนักงาน JPL จะถูกส่งกลับบ้านเพื่อทำงานทางไกล วิศวกรได้ปรึกษากับผู้เชี่ยวชาญด้านโรคระบบทางเดินหายใจ จากโรงพยาบาลใกล้เคียงซึ่งอธิบายรายละเอียดว่าแพทย์ต้องใช้เครื่องช่วยหายใจเพื่อผู้ป่วยไวรัสโคโรนาอย่างไร โดยเฉพาะ.

นั่นทำให้เกิดความสนใจจากวิศวกรของ JPL คนอื่นๆ โดยจัดตั้งทีมหลักที่มีสมาชิกเจ็ดหรือแปดคน ผู้คนที่ได้รับการสนับสนุนจากคนอื่นๆ อีกหลายสิบคนที่ทำงานเกี่ยวกับการออกแบบเครื่องช่วยหายใจแบบใหม่ด้วยความเร็วอันน่าทึ่ง

สร้างความแตกต่าง

การออกแบบเครื่องช่วยหายใจก็เรื่องหนึ่ง แต่การออกแบบสิ่งที่เป็นไปตามแนวทางของ FDA ซึ่งสามารถอนุมัติและนำไปใช้งานได้อย่างรวดเร็วนั้นเป็นอีกเรื่องหนึ่ง ท้ายที่สุดแล้ว การออกแบบจะมีประโยชน์เพียงเล็กน้อยหากไม่สามารถส่งเข้าโรงพยาบาลได้ทันที

ข้อกังวลหลักอีกประการหนึ่งสำหรับทีมก็คือพวกเขาไม่ต้องการแย่งชิงห่วงโซ่อุปทานของผู้ผลิตเครื่องช่วยหายใจที่มีอยู่ — การออกแบบเครื่องช่วยหายใจใหม่คงไม่มีประโยชน์อะไร หากจะต้องแข่งขันกับเครื่องช่วยหายใจแบบเดิมๆ ในเรื่องการจัดหาชิ้นส่วนที่จำกัด ดังนั้นพวกเขาจึงมองหาชิ้นส่วนจากอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น อุตสาหกรรมการเชื่อมซึ่งมีราคาถูกและหาได้ง่าย และไม่รบกวนการผลิตเครื่องช่วยหายใจอื่นๆ

พวกเขายังต้องการให้แน่ใจว่าเครื่องช่วยหายใจสามารถใช้งานได้โดยมีหรือไม่มีแก๊สในโรงพยาบาล ดังนั้นพวกเขาจึงทำ สร้างสรรค์ผลงานขึ้นมา 2 แบบ แบบหนึ่งสำหรับใช้ในโรงพยาบาลที่มีท่อจ่ายแก๊ส และแบบเดี่ยวสำหรับใช้ในกรณีฉุกเฉิน การตั้งค่า

และถึงแม้ว่าพวกเขาจะมุ่งเน้นไปที่การจัดหาเครื่องช่วยหายใจให้กับสหรัฐอเมริกาในตอนแรก แต่พวกเขาก็ต้องการให้แน่ใจว่าเครื่องช่วยหายใจสามารถ นำไปใช้ในระดับสากล ดังนั้นการออกแบบจึงต้องอนุญาตให้มีแรงดันไฟฟ้าและความถี่ไฟฟ้าที่แตกต่างกันซึ่งพบได้ทั่วทั้ง โลก.

แล้วจะรับมือกับความท้าทายดังกล่าวได้อย่างไร? แตกต่างกับการออกแบบ หุ่นยนต์สำหรับสำรวจดวงจันทร์น้ำแข็งของดาวพฤหัสบดี และการออกแบบอุปกรณ์ทางการแพทย์เพื่อช่วยหายใจ ในบางวิธีก็สามารถประยุกต์ใช้แนวทางที่คล้ายกันกับทั้งสองอย่างได้ คำถามพื้นฐาน — อุปกรณ์นี้ต้องทำอะไร? มีข้อกำหนดอะไรบ้าง? - ยังคงเหมือนเดิม.

“เราใช้แนวทางที่คล้ายกันมากกับวิธีการออกแบบสิ่งต่าง ๆ โดยทั่วไป” Yahnker อธิบาย “JPL เป็นผู้พัฒนาระบบรายใหญ่ นั่นคือสิ่งที่เราทำได้ดีจริงๆ เราคิดถึงปัญหา เราคิดถึงปฏิสัมพันธ์ทั้งหมด เราคิดถึงองค์ประกอบย่อยของระบบ และวิธีการทำงานร่วมกัน จากนั้นเราจะเขียนชุดข้อกำหนดที่แข็งแกร่ง เราติดตามกระบวนการเดียวกันนี้มากมายที่นี่”

ผลกระทบส่วนบุคคล

อย่างไรก็ตาม ความแตกต่างที่ใหญ่ที่สุดระหว่างโครงการ JPL ทั่วไปกับโครงการนี้คือมาตราส่วนเวลาที่เกี่ยวข้อง โดยทั่วไปโครงการของ NASA มักมีการวางแผนไว้เป็นเวลาหลายทศวรรษ โดยได้รับความเอาใจใส่เป็นอย่างดี ซึ่งรวมถึงความซ้ำซ้อน เหตุฉุกเฉินสำรอง และการวางแผนระยะยาว เครื่องช่วยหายใจจำเป็นต้องถูกสร้างขึ้นโดยเร็วที่สุด ซึ่งหมายถึงการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ในกรอบความคิดแบบวนซ้ำ

Yahnker กล่าวว่า "พวกเราส่วนใหญ่เข้าสู่วงการวิศวกรรมเพราะเราต้องการสร้างความแตกต่าง" และการทำงานให้กับ JPL ในการสำรวจอวกาศก็ยอดเยี่ยม และคุณสามารถสร้างความแตกต่างอย่างมากให้กับโลกได้ แต่สิ่งเหล่านั้นอาจใช้เวลาหลายทศวรรษกว่าจะบรรลุผล นี่เป็นประสบการณ์ที่แตกต่างออกไปมาก มันดำเนินไปอย่างรวดเร็ว และความต้องการก็มีอยู่จริง สิ่งที่คุณทำในวันนี้ส่งผลกระทบทันทีมากที่สุดในโลก”

โดยเฉพาะอย่างยิ่งการพูดคุยกับแพทย์ในแนวหน้า ช่วยขับเคลื่อนความสำคัญของการจัดหาอุปกรณ์ และการออกแบบที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นสามารถช่วยชีวิตผู้คนได้อย่างแท้จริง “คุณรู้สึกดีจริงๆ กับสิ่งที่คุณกำลังทำอยู่ มันทำให้ชั่วโมงการทำงานที่ยาวนาน 10 ถึง 12 ชั่วโมงต่อวันน่ารับประทานมากขึ้น ไม่เพียงแต่สำหรับฉันเท่านั้น แต่ยังรวมถึงครอบครัวของฉันด้วยที่ถามว่าฉันจะใช้เวลาอยู่ในออฟฟิศที่บ้านนานแค่ไหน เมื่อคุณแสดงให้พวกเขาเห็นถึงงานที่คุณกำลังทำอยู่และความแตกต่างที่คุณกำลังสร้างในโลกนี้ มันรู้สึกดี”

ช่วยเหลือมนุษยชาติโดยรวม

ด้วยเครื่องช่วยหายใจ ได้รับการอนุมัติจากองค์การอาหารและยานาซาได้เสนอการออกแบบให้เป็น ใบอนุญาตฟรี. ตอนนี้ทีมงานต้องหาผู้ผลิตเพื่อเริ่มผลิตเครื่องช่วยหายใจและส่งมอบให้กับโรงพยาบาล

อุปกรณ์เหล่านี้มีประโยชน์และมีความสำคัญในขณะนี้ แต่ยังเป็นเครื่องบ่งชี้ว่าคนกลุ่มเล็กๆ ที่มุ่งมั่นจะทำอะไรได้บ้างในช่วงเวลาที่เกิดวิกฤติ

หากมีความจำเป็นเกิดขึ้นอีกครั้ง วิศวกรอย่าง Yahnker และเพื่อนร่วมงาน JPL ของเขายินดีและสามารถช่วยได้

“หากเราสามารถเตรียมพร้อมได้ ถ้าพระเจ้าห้าม สิ่งอื่นเช่นนี้จะเกิดขึ้นในอนาคต นั่นคือสิ่งที่เราทุกคนอยู่ในเกมเพื่อทำให้แน่ใจว่าเราสามารถช่วยเหลือมนุษยชาติโดยรวมได้” Yahnker กล่าว

คำแนะนำของบรรณาธิการ

• ด้านในมีแผนบ้าบิ่นเก็บบรรยากาศดาวศุกร์กลับบ้านสักหน่อย
• ชมแผงโซลาร์เซลล์ใหม่ของ NASA บนสถานีอวกาศ
• เคล็ดลับการดูท้องฟ้าในเดือนมิถุนายนของ NASA ได้แก่ ดาวอังคารในรังผึ้ง
• วิธีดูภารกิจส่วนตัวของ NASA มาถึงสถานีอวกาศ
• ชม NASA เปิดตัวภารกิจส่วนตัวทั้งหมดไปยัง ISS ได้สำเร็จ