Cómo los ingenieros de la NASA JPL perseveraron para desarrollar un ventilador

Cómo los ingenieros de la NASA JPL perseveraron para desarrollar un ventilador


Cuando llegó el coronavirus, los ingenieros de JPL se unieron para hacer un prototipo de ventilador que podría producirse en masa para satisfacer una necesidad masiva. No es una ciencia exacta; Es algo más.


El 30 de abril
la Administración de Alimentos y Medicamentos aprobó VITAL para un ventilador Uso de emergencia
Autorización. Desarrollado en solo 37 días por el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en
respuesta a la pandemia de coronavirus, VITAL (abreviatura de intervención del ventilador)
Tecnología accesible localmente) no reemplazaría los ventiladores hospitalarios actuales,
que puede tratar una gama más amplia de problemas médicos.

Diseñado
específicamente para pacientes con COVID-19, el prototipo se compone de muchos menos
partes que los ventiladores tradicionales y está destinado a durar de tres a cuatro
meses. Su licencia se ofrece gratuitamente a los fabricantes a través de la oficina
de transferencia de tecnología y asociaciones corporativas en Caltech, que gestiona JPL
para la NASA

Más de 100 fabricantes
de todo el mundo solicitaron una licencia gratuita para construir VITAL, y los licenciatarios
será anunciado a finales de este mes.

Este es el
historia de cómo un equipo de ingenieros, impulsado por el deseo de ayudar durante la crisis,
trajo VITAL a la existencia.

El 11 de marzo, mecánico
El ingeniero de sistemas David Van Buren se encontró esperando en la cola por una taza de
café en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el sur de California. Fue un típico
bullicioso miércoles antes de que comenzara el teletrabajo obligatorio, pero Van Buren no estaba
centrado en su carga de trabajo típica.

En cambio, la mecánica
El ingeniero de sistemas estaba calculando los números de coronavirus. En febrero, le había dado un
conferencia sobre pandemias en relación con COVID-19 para su curso de física en Cal
Estado de Los Ángeles, y vio signos claros de una pandemia en desarrollo.

"No lo hizo
tome mucha extrapolación para ver el potencial de lo que podría pasar aquí "
Dijo Van Buren. "Y al mismo tiempo, estaba pensando en nuestro trabajo; nosotros
tengo estas misiones y esfuerzos para explorar otros planetas, pero empecé
preguntando si lo que estábamos haciendo en JPL era lo que deberíamos estar haciendo, "Van
Dijo Buren.

Lo mismo
mañana, los pensamientos del ingeniero jefe de JPL, Rob Manning, estaban preocupados por el
virus, y él también necesitaba café.

"Yo tenía
Acabo de ver algunas proyecciones y estaba preocupado ", dijo Manning.

En una oportunidad
encuentro, los dos conversaron sobre el próximo trabajo y un poco sobre su
preocupaciones por el coronavirus.

"Yo fuí
volví a mi escritorio después de hablar con Rob, y la pregunta todavía me molestaba "
Dijo Van Buren. "Tenemos un talento y capacidades de ingeniería increíbles
aquí. ¿Cómo podemos ayudar a reducir la escasez de ventilador que podría estar llegando? "

Esto bueno
antes de que la mayoría de la gente supiera el significado de "ventilador", y mucho menos
Las implicaciones fatales de la escasez.

Van Buren envió
un correo electrónico, que describe un plan para desarrollar y probar un diseño de respirador de bajo costo
eso podría hacerse rápidamente y en volumen. Manning estaba enganchado.

"Nosotros necesitabamos
hacer algo, y eso fue todo ", dijo Manning.

Treinta y siete
días después, un equipo de más de 50 personas, algunas trabajando en el sitio en JPL, pero la mayoría de
hogar – había diseñado, construido y probado VITAL, un auxiliar respiratorio que ayudaría
pacientes con COVID-19 gravemente enfermos y refuerzan las escasas existencias de productos tradicionales
Ventiladores hospitalarios.

La línea de tiempo es
una hazaña casi desconocida en el desarrollo de dispositivos médicos, completada por una investigación
y centro de desarrollo que hace robots para el espacio, no respirando ayudas para
humanos En términos de JPL, el equipo diría que abarrotaron un planeta entero
misión de vuelo, desde la formulación hasta el lanzamiento y el aterrizaje, en un poco más de
un mes. La mayoría de los miembros del equipo trabajaban 14 horas al día, siete días a la semana, y
las restricciones obligatorias de teletrabajo establecidas el 17 de marzo ponen tensiones únicas en
Una tarea ya desalentadora. Van Buren dijo que los obstáculos no desanimaron a nadie.

"Los
la diferencia es el propósito ", dijo Van Buren." Aterrizar algo en
Marte es increíblemente emocionante, pero salvar vidas es una bestia diferente ".

El médico
Enlace

Entonces, ¿cómo
equipo convierte la idea inicial en acción?

Entra Leon
Alkalai, becario de ingeniería en la Oficina de Integración Estratégica, quien para el
en los últimos seis años ha dirigido un foro de ingeniería médica en JPL destinado a identificar
Las tecnologías espaciales únicas del laboratorio que podrían aplicarse para resolver
problemas desafiantes en salud y medicina.

"El ancho
la visión ha estado ahí ", dijo Alkalai." La idea de David trajo la
urgencia y la oportunidad para que JPL haga una contribución significativa en un
de manera única, y quería ayudar de cualquier manera que pudiera ".

El ventilador
tuvo que cumplir con tasas específicas de flujo de oxígeno a alta presión para ayudar a los pacientes con COVID-19
luchando contra el síndrome de dificultad respiratoria aguda; tenía que estar hecho de muchos menos
partes que un ventilador de hospital típico para mantener bajos los costos; esas partes tuvieron que
estar ampliamente disponible en la cadena de suministro de EE. UU. para poder construir los ventiladores
en cantidades masivas; y esas partes no podrían ser las mismas que usan las tradicionales
ventiladores para que la fabricación de VITAL no bloquee la producción de otros
ventiladores

Van Buren
encuestó a JPL para expertos, y el equipo, ahora aproximadamente una docena más o menos fuerte, mantuvo
su reunión inicial el lunes 16 de marzo en Left Field, un espacio bordeado de pizarras blancas
típicamente utilizado para generar ideas sobre los primeros conceptos de la misión. El equipo había dado vuelta
la sala en una estación de aprendizaje con ventilador. Y gracias a uno de renombre mundial
neumólogo, la curva de aprendizaje estaba a punto de ponerse empinada.

No hay tiempo para
Respirar

Como el médico
Director de la Escuela de Terapia Respiratoria para el Este de Los Ángeles y Santa
Monica Colleges, el Dr. Michael Gurevitch tuvo acceso a un suministro de ventiladores,
circuitos, válvulas y filtros que podría llevar al laboratorio para dar un curso intensivo
sobre lo que se necesitaba para hacer un dispositivo de combate COVID-19.

"Ya que
restricciones de coronavirus habían cerrado las universidades, el liderazgo escolar
nos otorgó acceso para tomar casi cualquier cosa que necesitáramos de sus laboratorios que
ayudaría a ayudar al proyecto de JPL ", dijo Gurevitch.

Después de la
reunión, el equipo de diseño de VITAL, dirigido por el ingeniero mecatrónico Mike R. Johnson,
convirtió la conferencia de Gurevitch en requisitos a medida que desarrollaron un trabajo
concepto, diseño y prototipo.

"Ellos eran
asombroso. No solo captaron los conceptos médicos y la fisiología "
Gurevitch dijo, "pero entendieron cómo esos requisitos
interfaz con la mecánica del dispositivo ".

Llamado a la
Laboratorio en una pandemia

Mientras que un
la mayoría del equipo trabajó desde casa, un personal limitado se quedó en el laboratorio como
misión esencial para trabajar en el ensamblaje y prueba de prototipos.

Mecatrónica
la ingeniera Michelle Easter trabajó como prototipo de logística y líder de prueba de hardware
para VITAL "Estábamos considerando el proceso de aprobación de la FDA además de hacer
Asegúrese de que cada parte que elijamos esté disponible para producción en masa, y no solo
disponible, pero disponible en este momento ", dijo Easter." Esto tenía que ser
técnicamente excelente, y las piezas tenían que estar fácilmente disponibles. No eran
acostumbrado a eso en JPL. Si estoy trabajando en un instrumento de vuelo y quiero una parte, voy a
solo dale a una empresa un plazo de 20 meses para crearlo a medida. Eso no es un
opción aquí ".

A pesar de la
primeros dolores de crecimiento, el equipo encontró su ritmo, diseño, construcción y
probando dos modelos prototipo diferentes: uno impulsado por un ventilador y otro por
Un sistema neumático. Ambos contienen aproximadamente una séptima parte de un tradicional
ventilador, y ambos pueden suministrar los flujos de oxígeno a alta presión necesarios para
Pacientes con COVID-19 manteniendo los pulmones ligeramente inflados incluso cuando exhalan
– clave para que los pacientes eviten infecciones como la neumonía.

"Ha sido
increíble ser parte de un proyecto de base, y verlo explotar
de manera orgánica desde esas primeras reuniones hasta estos prototipos de trabajo "
Dijo Easter. "Bromeo diciendo que conocí a todos mis nuevos compañeros de trabajo favoritos de este
proyecto. Porque todos en este equipo tienen un gran corazón y están en esto
proyecto porque quieren hacer la diferencia. Esa pureza de intención es
increíble. Todo el mundo está bien, y se siente genial ".

Jerga
Jumble, Teletrabajo Tango

Sistemas
La ingeniera Stacey Boland no es ajena a la inclinación de JPL por las siglas y
jerga, pero a medida que las operaciones conducen en VITAL, se le encargó esencialmente
escribir un manual de usuario para el dispositivo tal como se estaba construyendo.

"Los
los profesionales médicos definitivamente tienen su propio idioma ", dijo Boland." Diferente
Las especialidades dentro de la profesión sanitaria incluso parecen tener sus propios dialectos
– así que ha habido una gran cantidad de iteraciones y edición ".

El otro de Boland
trabajo está trabajando en el instrumento MAIA (Multi-Angle Imager for Aerosols) – NASA's
asociación por primera vez con epidemiólogos y organizaciones de salud para usar
Datos satelitales para estudiar la salud humana. "En un día determinado, estoy hablando con
médicos, ingenieros, gerentes, estrategas visuales y, a veces, también reguladores "
Dijo Boland.

Es unico
la calificó para un puesto en VITAL. Y aunque había muchas cosas diferentes
puntos de vista para tratar de conciliar, prevaleció un sentido de propósito. "Todos
hablar. Todos escuchamos Todos estamos aprendiendo juntos. Hay algo hermoso
y permitiendo tener un enfoque singular: hay una necesidad real no satisfecha y estamos
respondiendo a eso. Realmente hay una sensación de que estamos todos juntos en esto ".

Listo para
Ayuda

Con el
prototipos construidos, Leon Alkalai conectó el equipo con el Dr. Matthew Levin en el
Icahn School of Medicine en Mount Sinai en Nueva York. El 22 de abril, apenas un
mes después del inicio del proyecto, el ventilador pasó pruebas críticas en el
laboratorio de simulación humana de alta fidelidad del centro, que funciona bajo una amplia variedad de
condiciones simuladas del paciente.

El 30 de abril
después de revisar el envío de 505 páginas, el
VITAL aprobado por la FDA para un ventilador de emergencia
Autorización de uso
. los
El proceso de selección para el cual las empresas recibirían una licencia gratuita era
en marcha

Los equipos
Los logros también han captado la atención del mundo. El 23 de abril, la NASA
El administrador Jim Bridenstine realizó una conferencia de prensa donde JPL Associate
El Director de Integración Estratégica, Dave Gallagher, habló sobre el desarrollo de
VITAL. Dos días después, Gallagher estaba en la Casa Blanca, mostrando el
ventilador al presidente Donald Trump.

"Felicitar
el ingeniero, ok? Saluda a Dave ", dijo Trump a Gallagher, refiriéndose
a Van Buren.

Para Van Buren,
Las felicitaciones van por todo el equipo y más allá.

"Los
trabajadores médicos, la gente tejiendo máscaras faciales, proporcionando EPP para grupos en
las líneas del frente … la cantidad de compasión que la gente muestra mientras estamos
todo lo que trata de hacer frente a esta epidemia es realmente conmovedor ".

Lo que VITAL
significa que para el mundo aún se desconoce. Actualmente, el uso del ventilador permanece por debajo
niveles críticos en los Estados Unidos, pero eso no significa que VITAL no será
necesario si los casos de coronavirus aumentan nuevamente en el futuro.

"Parece
como si estuviéramos cerca del pico en los EE. UU., pero podría empeorar tan fácilmente como
mejora ", dijo Van Buren." No sabremos que ha terminado hasta que esté
Obviamente lo hemos vencido. Pase lo que pase, lo que hemos mostrado a través de esto
El proyecto es una vía para realizar un trabajo importante y urgente. Habrá
otra pandemia, y estamos poniendo en práctica principios sobre cómo atacarlos
aquí."

Tiene el
potencial para salvar vidas, pero todos los que ayudaron a construirlo esperan números de coronavirus
nunca se hinche a un lugar donde las capacidades de ventilación del hospital sean
agotado.

Noticias Medios Contacto

Andrew Good
Laboratorio de Propulsión a Chorro, Pasadena, California.
818-393-2433
andrew.c.good@jpl.nasa.gov

Escrito por Taylor Hill

2020-093

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