Medizinische Do-it-yourself-Geräte und Schutzausrüstung treiben den Kampf gegen COVID-19 an.

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Es ist ein Wettlauf gegen die Zeit, den einige Teilnehmer mit Apollo 13 vergleichen, dem angeschlagenen NASA-Raumschiff, für das die Ingenieure aus verfügbaren Teilen ein Luftreinigungssystem improvisierten, um drei Astronauten vom Mond zurückzubringen.

In diesem Fall geht es jedoch darum, Beatmungsgeräte, Gesichtsschutzschilde, Atemschutzmasken, OP-Kittel, Desinfektionstücher und andere medizinische Geräte zu improvisieren, um den Hunderttausenden von Menschen zu helfen, die in den nächsten Wochen Krankenhäuser mit Wellen kritischer COVID-19-Krankheit überfluten sollen. Allein der Bedarf an Beatmungsgeräten könnte viermal so hoch sein, wie die bereits überlasteten Krankenhäuser bereitstellen können.

Mit Hilfe von 3-D-gedruckten Teilen, kunststoffbeschichteten Tischdecken für Geburtstagsfeiern, lasergeschnittenen Zahnrädern und ähnlichen Ersatzteilen rennt ein Forschungsteam von Universitäten auf zwei Kontinenten um die Wette, um “Do-it-yourself”-Geräte für die Gesundheitsversorgung zu entwickeln, die aus lokal verfügbaren Komponenten dort zusammengebaut werden können, wo sie benötigt werden. Die Teammitglieder meinen, dass sie etwa zwei Wochen Zeit haben, um die Entwürfe richtig zu gestalten und sie mit jedem zu teilen, der bei den Bedürfnissen helfen kann.

“Wir versuchen herauszufinden, wie wir diese Dinge in der uns zur Verfügung stehenden Zeit maßstabsgetreu umsetzen können”, sagte Shannon Yee, eine außerordentliche Professorin an der George W. Woodruff School of Mechanical Engineering der Georgia Tech, die mit einem halben Dutzend Kollegen an der Georgia Tech und anderen Universitäten an der Beatmungsgeräteproblematik arbeitet. “Wir sind dabei, sehr schnell zu produzieren, und hier werden Kontakte zu ausgereiften Fertigungsquellen helfen.

Versorgung der medizinischen Gemeinschaft mit Gesichtsschutzmitteln

Die Wallace H. Coulter-Abteilung für Biomedizintechnik bei Emory und Georgia Tech dient als Brücke zwischen den Bedürfnissen des Gesundheitswesens und dem breiten technischen Know-how bei Georgia Tech, und die Forscher von Georgia Tech sprechen regelmäßig mit den Krankenhaussystemen, um deren Bedürfnisse zu erörtern. Bislang wurden Händedesinfektionsmittel, Desinfektionstücher, Gesichtsschutz, Atemschutzmasken und Beatmungsgeräte als kritische Bedürfnisse identifiziert. Unter Verwendung von Ressourcen des Flowers Invention Studio – wie z.B. 3D-Druck – hat die Gruppe bereits 1.000 Gesichtsschutzschilde hergestellt und bereitet die Herstellung von Tausenden weiteren in Form von Bausätzen vor, die Krankenhäuser zusammenstellen können.

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Fakultätsmitglieder der Georgia Tech, Studenten und das Global Center for Medical Innovation (GCMI) arbeiteten an mehreren Gesichtsschutzschild-Designs und sprachen mit Klinikern des Children’s Healthcare of Atlanta, Emory Healthcare und Piedmont Healthcare, um diese zu bewerten und zu wiederholen. Das Ergebnis waren zwei verschiedene Designs, die für spezifische Anwendungen in Krankenhauseinrichtungen vorgesehen sind, wobei Gesichtsschutzschilde die Kliniker vor Spritzern schützen und dazu beitragen, die Lebensdauer von weichen Atemschutzmasken zu verlängern, die Viruspartikel herausfiltern sollen.

“Das Team hat hart daran gearbeitet, Materiallieferanten zu identifizieren und einfache und skalierbare Lösungen zu definieren, um dieser Herausforderung gerecht zu werden”, sagte Sam Graham, Vorsitzender der Woodruff School of Mechanical Engineering. “Wir haben das Glück, Partner zu haben, die bereit sind, sich mit uns zusammenzuschließen, um einige der Defizite an medizinischer Ausrüstung, die in Krankenhäusern bestehen, zu beheben.

Um die Fertigung über den Georgia Tech Campus hinaus zu erweitern, konzentrierte sich das Team auf einfache Entwürfe, die von Personen mit Zugang zu einem Herstellerbereich – und von großen Herstellern mit Spritzgusskapazitäten – gemeinsam genutzt und produziert werden konnten. Das Team plant, die Entwürfe für jeden mit Laserschneide- oder 3D-Druckfähigkeiten verfügbar zu machen.

“Anfangs dachten wir nur daran, die Bedürfnisse von Atlanta zu erfüllen, aber Städte überall brauchen sie”, sagte Saad Bhamla, ein Assistenzprofessor an der School of Chemical and Biomolecular Engineering, der sich auf “genügsame Wissenschaft” – die Herstellung kostengünstiger Laborgeräte – spezialisiert hat. “Wir haben großartige Modelle geschaffen, mit denen sich eine Pipeline von Anleitungen erstellen lässt, die auch andere nutzen können. Die Gesichtsschutzschilde werden die Grundlage für andere Gerätemodelle bilden, sobald sie verfügbar sind.

Die Gruppe nutzt die Kontakte von Georgia Tech mit Unternehmen, um Lieferanten für alternative Materialien zu finden, die in ihre “Apollo 13”-Geräte eingebaut werden können. Die Teammitglieder, darunter Christopher Saldana, ein außerordentlicher Professor an der Woodruff School, arbeiten mit dem GCMI an diesen Fragen und verwenden Geräte in den Herstellerräumen von Georgia Tech und anderswo.

“Das Maschinenbauteam von Georgia Tech arbeitet daran, Open-Source-Gesichtsschutzschild-Designs so zu modifizieren, dass sie für die von COVID-19 geforderte schnelle Reaktionsumgebung in hohen Stückzahlen hergestellt werden können”, sagte Christopher Saldana, ein außerordentlicher Professor an der Woodruff School. “Unser Team hat diese Designs mit einer Reihe von Produkt- und Prozessoptimierungsmethoden modifiziert, einschließlich der Entfernung bestimmter Merkmale und der Standardisierung der Werkzeugnutzung. Durch die Arbeit in funktionsübergreifenden und interdisziplinären Teams und die direkte Einbeziehung von Fachleuten aus dem Gesundheitswesen und von Herstellern mit hohem Produktionsvolumen werden wir in der Lage sein, auf diese Bemühungen in dem erforderlichen Umfang und mit der erforderlichen Geschwindigkeit zu reagieren”.

Die Zusammenführung des Fachwissens von Georgia Tech zur Bewältigung der Herausforderungen – und zur Entwicklung der Zusammenarbeit – wurde hinter den Kulissen von Leuten wie Sherry Farrugia, Chief Operating and Strategy Officer, durchgeführt.

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