All'interno della corsa della NASA per costruire un ventilatore in 37 giorni

È iniziato con un incontro casuale nella caffetteria Jet Propulsion Lab (JPL).

Un ingegnere capo si è imbattuto nel capo della direzione dell'ingegneria e della scienza del JPL all'inizio di marzo e, mentre discutevano gli eventi attuali, si sono chiesti ad alta voce se ci fosse un modo in cui il JPL potrebbe contribuire alla lotta contro il coronavirus. Hanno inviato un'e-mail chiedendo se qualcuno avesse idee o si sarebbe offerto volontario per aiutare, e presto un intero team di ingegneri si è riunito.

Il risultato di questo incontro casuale è un prototipo di ventilatore per aiutare la respirazione nei pazienti COVID-19 in condizioni critiche, progettato in soli 37 giorni. Il prototipo è stato approvato dalla Food and Drug Administration (FDA), il che significa che ora può essere prodotto e iniziare a essere inviato per aiutare ad alleviare la carenza cronica di ventilatori negli ospedali statunitensi.

Ingegneri JPL VITALAlcune delle dozzine di ingegneri coinvolti nella creazione di un prototipo di ventilatore appositamente progettato per i pazienti COVID-19 presso il Jet Propulsion Laboratory della NASA nel sud della California. Chiamato VITAL (Ventilator Intervention Technology Accessible Locally), il prototipo è stato creato in 37 giorni a marzo e aprile. NASA / JPL-Caltech

Il viaggio è stato emozionante per gli ingegneri coinvolti, come ha detto a Digital Trends Chris Yahnker, uno dei primi volontari a partecipare al progetto.

"Ci sono momenti in cui stavamo tutti versando una lacrima", ha detto. "Non ci sono molte volte nella tua carriera in cui puoi veramente dire: 'Ho fatto davvero la differenza'"

Dai robot spaziali ai ventilatori medici

Yahnker, il supervisore del gruppo per la robotica in ambienti estremi al JPL, normalmente lavora alla progettazione di robot per la NASA per esplorare gli ambienti difficili di Marte, Venere, Europa e oltre. Ma quando ha ricevuto un'e-mail sul nuovo progetto - chiedendo, essenzialmente, se potevano costruire un ventilatore con parti trovate in giro per casa o nel negozio di ferramenta locale - sapeva che voleva essere coinvolto.

Durante il primo fine settimana, ha lavorato nel suo garage e ha fatto un brainstorming su ogni idea folle a cui poteva pensare con altre due o tre persone: tutto, dall'uso di bottiglie d'acqua di plastica all'uso della pompa da un materasso ad aria.

Entro la settimana successiva, il team si è reso conto di avere l'opportunità di creare qualcosa che potesse davvero aiutare le persone. E appena prima che i dipendenti JPL venissero mandati a casa per lavorare a distanza, gli ingegneri si sono consultati con un esperto di malattie respiratorie di un ospedale vicino che ha spiegato i dettagli di ciò che i medici dovevano fare in particolare a un ventilatore per i pazienti affetti da coronavirus.

Gli ingegneri del Jet Propulsion Laboratory della NASA nel sud della California si preparano a spedire un prototipo di ventilatoreGli ingegneri del Jet Propulsion Laboratory della NASA nel sud della California si preparano a spedire un prototipo di ventilatore per i pazienti affetti da coronavirus alla Icahn School of Medicine del Mount Sinai a New York. NASA / JPL-Caltech

Ciò ha scatenato un'ondata di interesse da parte di altri ingegneri JPL, formando un team centrale di sette o otto persone con il supporto di dozzine di altri che hanno lavorato alla progettazione di un nuovo ventilatore a una velocità sorprendente.

Fare la differenza

Progettare un ventilatore è una cosa. Ma progettare qualcosa che soddisfi le linee guida della FDA e che potesse essere approvato e implementato rapidamente era un'altra. Dopotutto, un progetto era di scarsa utilità se non poteva essere messo subito negli ospedali.

Un'altra preoccupazione chiave per il team era che non volevano allontanarsi dalla catena di fornitura dei produttori di ventilatori esistenti: non avrebbe avuto senso progettare un nuovo ventilatore se fosse in competizione con i ventilatori tradizionali per una fornitura limitata di parti. Quindi cercarono parti di industrie come l'industria della saldatura che fossero economiche e facilmente disponibili e che non interferissero con la produzione di altri ventilatori.

Volevano anche assicurarsi che il ventilatore potesse essere utilizzato con o senza una fornitura di gas ospedaliera, quindi hanno creato due design: uno per l'uso in ospedali con linee del gas disponibili e uno autonomo per l'uso in installazioni di emergenza.

E, sebbene il loro obiettivo fosse inizialmente fornire ventilatori per gli Stati Uniti, volevano anche assicurarsi che i ventilatori potessero essere utilizzati a livello internazionale, quindi il design doveva tenere conto delle diverse tensioni e frequenze elettriche presenti in tutto il mondo.

Il ventilatore VITAL della NASAVITAL (Ventilator Intervention Technology Accessible Locally) è un nuovo ventilatore ad alta pressione sviluppato dalla NASA e realizzato su misura per il trattamento dei pazienti affetti da coronavirus. NASA / JPL-Caltech

Allora, come affrontare una simile sfida? Per quanto diverso possa essere la progettazione di robot per esplorare le gelide lune di Giove e la progettazione di un'apparecchiatura medica per assistere la respirazione, in un certo senso un approccio simile può essere applicato a entrambi. Le domande di base: cosa deve fare questo dispositivo? Quali sono i requisiti? - rimani lo stesso.

"Abbiamo adottato un approccio molto simile al modo in cui di solito progettiamo le cose", ha spiegato Yahnker. “JPL è un grande sviluppatore di sistemi. Questo è quello che facciamo davvero bene. Pensiamo al problema, pensiamo a tutte le interazioni, pensiamo ai sottocomponenti del sistema e al modo in cui lavorano insieme, quindi scriviamo una robusta serie di requisiti. Abbiamo seguito molto dello stesso processo qui. "

Un impatto personale

La più grande differenza, tuttavia, tra un tipico progetto JPL e questo è stata la tempistica coinvolta. I progetti della NASA sono in genere pianificati per decenni, con molta cura per includere ridondanze, contingenze di backup e pianificazione a lungo termine. I ventilatori dovevano essere creati il ​​più rapidamente possibile, il che significava un cambiamento radicale in una mentalità iterativa.

“La maggior parte di noi è entrata nell'ingegneria perché volevamo fare la differenza”, ha detto Yahnker, “e lavorare per JPL nell'esplorazione spaziale è fantastico e tu fai un'enorme differenza nel mondo. Ma queste cose possono richiedere decenni prima che si realizzino. Questa è stata un'esperienza molto diversa. Si sta muovendo molto rapidamente e il bisogno è reale. Quello che fai oggi ha l'impatto più immediato al mondo. "

I medici danno un pollice in alto dopo aver testato un prototipo di ventilatoreI medici della Icahn School of Medicine al Mount Sinai di New York City esprimono il loro parere dopo aver testato un prototipo di ventilatore sviluppato dal Jet Propulsion Laboratory della NASA nel sud della California. Icahn School of Medicine al Mount Sinai, New York City

Parlare con i medici in prima linea, in particolare, ha davvero fatto capire l'importanza di fornire attrezzature e come creare un design più efficiente possa davvero salvare vite umane. “Ti senti davvero bene per quello che stai facendo. Rende le lunghe ore da 10 a 12 ore al giorno più appetibili, non solo per me ma anche per la mia famiglia, che mi chiede quanto tempo passerò rintanato nel mio ufficio a casa. Quando mostri loro il lavoro che stai facendo e la differenza che stai facendo nel mondo, è bello. "

Aiutare l'umanità nel suo insieme

Con il ventilatore approvato dalla FDA, la NASA offre il design come licenza gratuita. Ora, il team deve solo trovare un produttore per iniziare a produrre i ventilatori e fornirli agli ospedali.

I dispositivi sono utili e importanti ora, ma sono anche un'indicazione di ciò che un piccolo gruppo di persone determinate può fare in un momento di crisi.

Se la necessità dovesse ripresentarsi, ingegneri come Yahnker e i suoi colleghi del JPL sono disponibili e in grado di aiutare.

"Se possiamo essere pronti se, Dio non voglia, un'altra cosa come questa accade in futuro, è per questo che siamo tutti in gioco - assicurandoci di poter aiutare l'umanità nel suo insieme", ha detto Yahnker.