Do-it-yourself-medizinische Geräte und Schutzausrüstung Treibstoff Kampf gegen COVID-19

Es ist ein Wettlauf gegen die Zeit, dass sich einige Teilnehmer vergleichen zu Apollo 13, die angeschlagene NASA-Sonde für die Ingenieure improvisierte einem Luftreinigungssystem aus den verfügbaren Teile zu bekommen, drei Astronauten wieder vom Mond.

In diesem Fall, jedoch, das Rennen ist zu improvisieren, Ventilatoren, Gesichtsschutz, Atemschutzmasken, chirurgische Kleider, Desinfektionstücher und andere medizinische Ausrüstung zu helfen, die Hunderte von tausenden von Menschen erwartet, Sumpf Krankenhäuser mit Wellen von kritischen COVID-19 Krankheit über die nächsten mehreren Wochen. Die Nachfrage nach Ventilatoren allein konnte vier mal mehr als bereits überfordert Krankenhäuser bieten kann.

Verwendung von 3-D-gedruckte Teile, kunststoffbeschichtete Tischdecken vorgesehen für Geburtstagsfeiern, laser-cut-Zahnräder und ähnliche Substitutionen, ein Forscherteam von den Universitäten auf zwei Kontinenten ist racing zu entwickeln, die „do-it-yourself“ Gesundheitsversorgung Ausrüstung, die montiert werden kann, wo es gebraucht von Komponenten lokal zur Verfügung stehen. Team-Mitglieder Figur Sie haben etwa zwei Wochen, um die Konstruktionen rechts und teilen Sie Sie mit jemand, der helfen kann, mit den Bedürfnissen.

„Wir versuchen herauszufinden, wie man diese Dinge zu Maßstab in der Zeit, die wir haben“, sagte Shannon Yee, ein außerordentlicher professor in der Georgia Tech ‚ s George W. Woodruff School of Mechanical Engineering, die arbeiten an dem ventilator-Problem mit einem halben Dutzend Kollegen an der Georgia Tech und anderen Universitäten. „Wir suchen bei der Produktion Dinge sehr schnell und dies ist, wo Kontakte mit Reifen Fertigung Quellen helfen wird.“

Lieferung Gesichtsschutzschild, um der Medizinischen Gemeinschaft

Der Wallace H. Coulter Department of Biomedical Engineering an der Emory und Georgia Tech dient als eine Brücke zwischen den healthcare-Bedarf und das Breite technische know-how an der Georgia Tech und der Georgia Tech Forscher sprechen regelmäßig mit Krankenhaus-Systeme über Ihre Bedürfnisse zu sprechen. So weit, Händedesinfektionsmittel, Desinfektionsmittel, Tücher, Gesichtsschutz, Atemschutzmasken, und Ventilatoren, die als kritisch identifiziert worden muss. Mithilfe der Ressourcen der Blumen Erfindung Studio—wie 3-D-Druck—die Gruppe hat bereits die 1.000 Gesicht Schilde und bereitet sich auf die Herstellung Tausender mehr in der form von kits, die Krankenhäuser zusammenstellen können.

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Georgia Tech Dozenten, Studenten und das Globale Zentrum für Medizinische Innovation (GCMI) gearbeitet, die auf mehreren face-shield-designs, sprechen mit ärzten bei Children ‚ s Healthcare of Atlanta, Emory Healthcare Piemont und in der Gesundheitsversorgung zu bewerten und zu iterieren. Das Ergebnis war, zwei verschiedene designs für bestimmte Verwendungszwecke in Krankenhäusern, wo Gesichtsschutz schützen die Kliniker vor Spritzwasser und helfen, verlängern die Lebensdauer der soft-Atemschutzmasken vorgesehen, heraus zu filtern, virus-Partikel.

„Das team hat hart gearbeitet, um zu identifizieren Materialien, die Lieferanten und definieren, einfache und skalierbare Lösungen, um diese Herausforderung zu bewältigen,“ sagte Sam Graham, Vorsitzender der Woodruff School of Mechanical Engineering. „Zum Glück sind wir Partner, die bereit sind, ein team bei uns, um dazu beitragen, einige der Defizite in der medizinischen Ausrüstung, die in Krankenhäusern Auftritt.“

Um scale-up-Herstellung über den Georgia Tech campus, das team konzentriert sich auf simple designs, die mitgeteilt werden kann und produziert von Personen, die Zugang zu einem makerspace—und der großen Hersteller mit Spritzguss-Funktionen. Das team plant, um die Entwürfe, die verfügbar für jeden, der mit laser-Schnitt-oder 3-D-Druck-Funktionen.

„Anfangs waren wir nur Gedanken über die Bedürfnisse von Atlanta, aber die Städte überall müssen Sie“, sagte Saad Bhamla, assistant professor in der School of Chemical and Biomolecular Engineering der darauf spezialisiert ist, „sparsam science“—Schaffung preiswerten Laborgeräten. „Wir haben tolle Modelle, die verwendet werden können zum erstellen einer pipeline von Anweisungen, die andere verwenden können. Der Gesichtsschutz wird die Bühne für weitere Geräte-Modelle, sobald Sie verfügbar sind.“

Die Gruppe nutzt Georgia Tech Kontakt mit den Unternehmen zu identifizieren, die Lieferanten für alternative Materialien, die gehen in Ihrer „Apollo 13“ – Geräte. Team-Mitglieder, einschließlich Christopher Saldana, außerordentlicher professor in der Woodruff School, arbeiten mit GCMI auf diese Fragen, mit Hilfe von Geräten in der Georgia Tech ‚ s maker spaces und anderswo.

„Der Georgia Tech mechanical engineering-team arbeitet zu ändern, die open-source-Gesicht-Schild-designs, so dass Sie hergestellt werden in großen Mengen für die schnelle Reaktion-Umgebung, die COVID-19 erfordert“, sagte Christopher Saldana, außerordentlicher professor in der Woodruff School. „Unser team hat sich geändert, diese designs mit einer Reihe von Produkt-und Prozeß-Optimierung-Methoden, einschließlich der Entfernung bestimmter Funktionen und die Standardisierung von Werkzeug zu benutzen. Durch die Arbeit an cross-funktionalen und cross-disziplinäre teams und direkt mit im Gesundheitswesen tätigen und high-volume-Hersteller, werden wir in der Lage, zu reagieren, zu diesen Anstrengungen bei der Skalierung und Geschwindigkeit erforderlich.“

Bringen Georgia Tech know-how zusammen, um den Herausforderungen—und entwickeln Kooperationen—getan hat sich hinter den kulissen von Leuten wie Sherry Farrugia, chief operating and strategy officer der Children ‚ s Healthcare of Atlanta Pädiatrische Technology Center.

„Das dient als eine Art chief strategy officer, meine Arbeit zu überbrücken helfen, die Lücken, konzentrieren sich die teams, Rallye die Truppen ein, und machen kritische verbindungen“, sagte Sie. „Sie tun dies erfordert ein tiefes wissen, wer macht was auf dem campus, sowie ein starkes Netzwerk in der Privatwirtschaft.“

Die Supply-Chain-Herausforderung

Das team startet eine website (www.research.gatech.edu/rapid-response) sowohl die Quantifizierung der Anforderungen für Gesicht Schilde und werben Lieferungen von Materialien. Denn die Welt ist supply chains sind nicht in der Lage zu Schiff herkömmlichen PSA-Komponenten, Sie sind auf der Suche nach alternativen, die vielleicht nicht nun ein Teil der Produktion.

Die Herausforderung ist, dass jeder scrambling finden Sie Geräte und Materialien in einer internationalen supply-chain, die bereits verbraucht worden durch die monatelangen Forderungen aus Ländern, die sich mit dem virus früher: China, Italien und Südkorea. Als healthcare-Anforderungen ramp-up in den Vereinigten Staaten, Krankenhäuser haben, kreativer zu sein in der Erfüllung der Bedürfnisse, die Ihre traditionellen Quellen möglicherweise nicht in der Lage zu liefern.

Mit erheblichen Anstrengungen gehen in die Gestaltung der vor Ort verfügbaren Ausrüstung, know-how über medizinische Gerät prototyping und eine Genehmigung erforderlich ist. Die kommen aus einem Netzwerk von alumni und lokalen Unternehmen und GCMI, eine Georgia Tech-verbundenen Organisation, die arbeitet mit Geräteherstellern auf der ganzen Welt zu übersetzen designs in die Geräte, die hergestellt werden können, schnell und kostengünstig.

„Das Ziel jetzt ist, Lösungen zu entwickeln, die bezogen werden können, die lokal und das produzieren wir jetzt“, sagte Tiffany Wilson, GCMI ‚ s CEO. „Wir arbeiten mit Georgia Tech und andere, wie wir vorschlagen, ändern die designs zu optimieren, die Sie für die aktuelle Umgebung. Wir helfen sicherzustellen, dass designs sind klinisch validiert mit einem Auge in Richtung Skalierbarkeit.“

Über seine Erfahrung mit medizinischen Geräten, GCMI hilft auch bei der Quelle der Materialien und Komponenten, und arbeiten mit den Aufsichtsbehörden bei der FDA zu helfen, Risiken zu verringern und in den Antworten.

„Es wurden änderungen in einigen der standards und Leitlinien, die von der FDA, um eine schnellere Produktion zu eröffnen, die supply chain, um mehr Masken und Atemschutzmasken in den Markt,“ Wilson sagte. „Es gibt noch Ebenen der Kontrolle und Risiko mitigations-Strategien, die wir brauchen, zu konzentrieren. Wir bleiben oben auf diese Veränderungen.“

Forschung über Mögliche Lösungen für Andere Engpässe

Während der Gesichtsschutz ist der reifste Projekt-das team ist die Entwicklung, die Forscher sind auch mit Blick auf andere Bedürfnisse der medizinischen Gemeinschaft. Unter Ihnen sind Ventilatoren, Desinfektion von Tüchern und Atemmasken.

Ein Beispiel von Apollo-13-Projekt Ventilatoren, die verwendet werden, um zu helfen, kritisch kranke Patienten zu atmen. Traditionelle Anlagen-Macher arbeiten so schnell wie Sie können, aber das kann nicht schnell genug sein. Zum erreichen einer Global skalierbaren provisorischen ventilator erfordert das minimieren der Anzahl der Teile und Gedanken über mechanische Einfachheit, Yee sagte.

Leon Williams, Leiter des Zentrums für Wettbewerbsfähige Kreatives Design an der Cranfield University, ist die Zusammenarbeit mit Georgia Tech-Forscher erstellen einen provisorischen Lüfter auf der Grundlage der Beutel-Ventil-Maske (BVM) – auch bekannt als ein Ambu Beutel—ein hand-mechanische Reanimation Gerät bereits bei Krankenhäusern.

Durch ein system von laser-cut-Zahnräder und andere Komponenten, die vorläufigen Konzept würde mit einem einfachen drei-volt-motor, der zum komprimieren der Tasche und drücken Sie Luft in die Lungen eines kritisch Kranken Patienten. Zu den Herausforderungen ist die Verlängerung der Lebensdauer der Taschen, die sind nicht für die langfristige Nutzung.

„Wir müssen verstehen, alles über die Ventilatoren, die bereits in Gebrauch sind,“ sagte Susan Margulies, Vorsitzender der Wallace H. Coulter Department of Biomedical Engineering an der Georgia Tech und Emory University. „Durch das Verständnis, wie alles funktioniert, können wir ändern das design zu verwenden, die Komponenten, die wir bekommen können.“

Als mit-Gesicht-Schilde, die Gruppe davon zu machen, seine Pläne, die allgemein für andere Gruppen zu iterieren und zu produzieren. „Es gibt eine Menge Aktivität hier, die gehen, um voranzukommen“, sagte Devesh Ranjan, associate chair für Forschung in der Woodruff School of Mechanical Engineering, wer die Koordinierung mehrerer der Georgia Tech Rapid-Response-Projekte auf dem campus.

Ein weiteres identifiziert werden müssen, ist für die desinfizierende Tücher, die scheint wie eine einfache genug Produkt: ein nonwoven-material, und eine Lösung, basierend auf entweder Alkohol oder Bleichmittel. Das material und die Lösungen scheinen verfügbar zu sein; das problem ist das Auffinden der Industrie-Behältern, um Sie zu halten.

„Wir haben auf der Suche nach Behältern für die Tücher kommerziell“, sagte Graham. „Was wir finden, ist, dass das Problem ist der Container, aber wir sind auf der Suche nach anderen Lösungen.“ Er arbeitet mit David Sholl, Stuhl der Schule der Chemischen und Biomolekularen Technik, die Identifizierung von potenziellen Lieferanten.

Atemschutzmasken, Tupfer und Kleider

Der Schutz des Pflegepersonals vor den coronavirus erfordert eine Besondere Art des atemschutzes, soft-face-Masken, das entfernen von virus Partikel aus der Luft. Da das virus-Partikel sind so klein, Hunderte von Nanometer im Durchmesser, die Schutz erfordert hohe Abscheideleistung Materialien, die bis vor kurzem wurden meist in China hergestellt.

„Die Filter nicht produziert werden, zu den Sätzen, die erforderlich sind, um die wir nachgedacht haben, was wir uns zusammenreimen können, dass kommt eine N95-filter, der benötigt wird, um Schutz des Pflegepersonals“, sagte Ryan Lebhaft, ein außerordentlicher professor in der Schule der Chemischen und Biomolekularen Technik. „Wir müssen etwas machen, dass produziert werden kann, von selbstgemachten waren, dann stellen Sie sicher, dass Sie tun können, die Filterung notwendig ist.“

Lebhaft wurde das Experimentieren mit alternativen, wie high-efficiency filtration Materialien hergestellt, die für die HLK-Systemen, konnte genäht werden innerhalb einer Stoff-Tasche. „Es gibt Zeitschriftenbeiträge aus, es zeigt filtration Materialien, die sind nicht so gut wie beim N95 sind immer noch wirksam bei der Erhöhung Ablehnung der virus-Partikel“, sagte er.

Wenn diese arbeiten, wie erforderlich, Lebendig produzieren können, beschränkt sich die zahlen in seinem Labor. „Wir haben geschätzt, dass wir produzieren können, 700 Masken pro Woche mit der Pilotanlage, die wir für Forschung und Wiederverwendung es für Kurbeln aus hydrophoben Faser-Medien -„, sagte er. „Das wird nicht das problem lösen, aber es wird Ihnen helfen, erfüllen eine sehr wichtige Notwendigkeit.“

Der Tupfer verwendet für COVID-19 Prüfung sind auch Mangelware, da sind Kleider entworfen, um Schutz der Beschäftigten im Gesundheitswesen. Carson Meredith, Direktor des Renewable Bioproducts Institute, ist das aufspüren von alternativen Quellen, die von den vielen Herstellern, die Mitglieder der Georgia Tech interdisziplinären Forschungsinstitut.

„Die Idee ist es, eine basic material soll für verschiedene Funktionen und die Umwandlung in die Produkte, die wir brauchen“, sagte er. Ein Beispiel ist ein material, hergestellt für party-Tischdecken—aus Kunststoff, auf einer Seite zu verhindern, verschüttet vom gehen durch, und Papier auf der anderen für festliche designs. „Wir schauen, ob die Maschinerie, produziert diese können schnell verwandelte sich in eine temporäre Kleid.“

Das research-team trifft sich per Telefon täglich zu aktualisieren, die einander auf, was getan wurde und um Ideen zu teilen. Sie Folgen den internationalen Slack-Kanäle, um zu wissen, was andere ähnliche Gruppen sind dabei in den gesamten USA und der Welt.

Sie wissen, Ihre Prototyp-Produktions-equipment nicht erfüllen kann, die Welt braucht, so sind Sie-sharing-Pläne mit anderen, die Fähigkeit haben. Letztlich großen Hersteller nachziehen werden, aber das könnte Monate dauern—vielleicht zu lang für die erwartete COVID-19-Infektion Kurve.