发展DIY医疗器械，PPE对抗冠状病毒蔓延

这是一场争分夺秒的比赛，我们要临时准备呼吸机、面罩、呼吸器、手术服、消毒湿巾和其他医疗设备，以帮助数十万人，预计在未来几周，医院将因一波又一波的COVID-19重症疾病而陷入困境。仅对呼吸机的需求就可能是已经不堪重负的医院所能提供的需求的四倍。就像阿波罗13号要求滞留的宇航员在回家的路上临时拼凑一些东西一样，佐治亚理工学院和其他大学的工程师们正在努力解决他们必须解决的问题，赶在这种危险的流行病之前。

一个来自两大洲大学的研究小组正在利用3D打印部件、生日派对用的塑料内衬桌布、由咖啡渣制成的木炭以及类似的替代品，争相开发“自己动手”的医疗设备，这种设备可以在需要的地方用当地可用的组件组装起来。团队成员认为他们有大约两周的时间来获得正确的设计，并与任何能够帮助他们的人分享。

佐治亚理工学院(Georgia Tech)伍德拉夫机械工程学院(Woodruff School of Mechanical Engineering)副教授香农·叶(Shannon Yee)说:“我们正试图弄清楚如何在现有时间内让这些设备实现规模扩张。”香农和其他几所大学的同事正在研究呼吸机问题。“我们正着眼于快速生产，在这方面，与成熟的制造资源接触将会有所帮助。”

向医学界提供面部盾牌

生物医学工程的埃默里大学和佐治亚理工学院的华莱士阁下科尔特部门作为医疗需求之间的桥梁广泛的技术诀窍在佐治亚理工学院和佐治亚理工学院的研究人员正在定期与医院系统谈话，讨论他们的需求。到目前为止，洗手液，消毒纸巾，面罩，呼吸器面罩以及呼吸器已被确定为关键需求。使用的资源，如3D打印，该组已经产生一千面罩和准备制造数千在试剂盒中的医院可以组装的形式。

格鲁吉亚科技教师，学生和全球医疗创新中心（GCMI）在多面盾牌设计上工作，与亚特兰大的儿童医疗保健和皮埃蒙特医疗保健的临床医生交谈，评估和迭代。结果是用于医院设施的特定用途的两种不同的设计，面部盾牌保护医疗工作者免受飞溅，并帮助延长旨在过滤输出病毒颗粒的软呼吸器的寿命。

“球队一直在努力确定材料供应商和定义简单，可扩展的解决方案来应对这一挑战，”萨姆·格雷厄姆，机械工程的乔治·W·伍德拉夫学校的椅子上说。“我们很幸运，有合作伙伴准备的团队与我们一起帮助解决一些医疗设备，医院所遇到的资金短缺。

为了在乔治亚理工学院校园外扩大制造规模，该团队专注于一个简单的设计，既可以与个人共享，也可以与具有注塑能力的主要制造商进行生产。该团队计划让任何具有激光切割或3D打印能力的人都可以使用这些设计。

化学和生物分子工程学院的助理教授Saad Bhamla说:“最初我们只是想满足亚特兰大的需求，但各地的城市都需要它们。”他专门从事“节约科学”——制造廉价的实验室设备。“我们已经创建了很棒的模型，可以用来创建其他人可以使用的指令管道。这种面罩将为其他型号的设备提供平台。”

该集团正在利用佐治亚理工学院与各公司的联系，以确定可用于“阿波罗13号”设备的替代材料的供应商。包括伍德拉夫学院(Woodruff School)副教授克里斯托弗·索尔达娜(Christopher Saldana)在内的团队成员正在利用佐治亚理工学院(Georgia Tech)的创工空间和其他地方的设备，与GCMI合作解决这些问题。

伍德拉夫学院副教授Christopher Saldana说:“佐治亚理工学院机械工程团队正在努力修改开源面罩设计，以便为COVID-19所需的快速响应环境大批量生产。”“我们的团队使用一系列产品和流程优化方法修改了这些设计，包括删除某些功能和标准化工具使用。通过与跨职能、跨学科团队合作，并直接涉及医疗从业人员和大批量制造商，我们将能够以所需的规模和速度应对这一努力。”

把佐治亚理工学院的专业知识结合在一起来应对挑战，并发展合作，像雪莉·法鲁吉亚(Sherry Farrugia)这样的人已经在幕后完成了工作，她是亚特兰大儿科技术中心儿童保健的首席运营和战略官。

她说:“作为一名首席战略官，我的工作是帮助弥合差距，集中团队，团结部队，建立关键的联系。”“要做到这一点，需要深入了解谁在校园里做什么，以及在私营部门的强大网络。”

供应链挑战

团队是启动一个网站来量化需求面部屏蔽和索取材料供应。由于世界供应链无法运送传统的PPE组件，因此他们正在寻找现在可能不是该生产的一部分的替代方案。

面临的挑战是，每个人都在国际供应链上匆忙寻找设备和材料，中国、意大利和韩国等早前应对病毒的国家长达数月的需求已经耗尽了这条供应链。随着美国医疗保健需求的增加，医院将不得不在满足传统来源可能无法满足的需求方面发挥更大的创造性。

随着显著努力进入医疗设备原型和批准当地采购的设备，专业的设计是必要的。这是由校友和当地公司的网络和全球中心的医疗创新，一个乔治亚理工学院附属组织，与设备制造商在世界各地作品设计转化成可以快速，经济有效地制造设备的到来。

乔治亚理工学院

“现在的目标是开发可以在本地源地源的解决方案，我们现在可以生产，”GCMI的首席执行官Tiffany Wilson说。“我们正在与佐治亚理工学院和其他人合作，我们如何建议修改设计以优化当前环境。我们正在帮助确保设计在临床上验证，并以其目的是可扩展性。“

除了在医疗设备方面的经验，GCMI还在帮助采购材料和组件，并与FDA监管机构合作，帮助降低应对风险。

威尔逊说:“FDA对一些标准和新指导方针进行了修改，以加快生产，开放供应链，让更多的口罩和口罩进入市场。”“我们仍然需要关注控制和风险缓解策略的水平。我们将紧跟这些变化。”

研究其他不足的可能解决方案

虽然面部盾是球队正在开发的最成熟的项目，但研究人员也在寻找医学界的其他需求。其中包括呼吸机，消毒湿巾和呼吸器。传统设备制造商尽可能快地工作，但这可能不够快。为了实现全球可扩展的临时呼吸机，需要尽量减少零件数量和机械简单的思考。

联合王国克兰菲尔德大学竞技创意设计中心中心的Leon Williams正在与佐治亚州科技研究人员合作，创造一个基于袋阀面膜（BVM）的临时呼吸机 - 也称为AMBU包 - A手持式机械复苏装置已经在医院数量上提供。

通过对激光切割齿轮等部件的系统，初步设想将使用一个简单的三伏电机袋，并推动空气压缩成一个危重病人的肺部。挑战之一是延长的袋子，这是不适合长期使用的寿命。

“我们需要了解已经在使用的呼吸机的一切，”佐治亚理工学院(Georgia Tech)和埃默里大学(Emory University)华莱士·h·库尔特(Wallace H. Coulter)生物医学工程系主任苏珊·马格里斯(Susan Margulies)说。“通过了解所有东西的工作原理，我们可以使用我们能得到的组件来修改设计。”

与面罩，集团预期做出计划广泛适用于其他群体迭代和农产品。“有很多在这里的活动是要推动这一前进，” Devesh兰詹，机械工程，的伍德拉夫学院副教授主持的研究谁是协调几个佐治亚理工学院的快速反应项目在校园里说。

另一个被确认的需求是消毒湿巾，它看起来是一种足够简单的产品:一种非织造材料和一种基于酒精或漂白剂的溶液。材料和解决方案似乎是可用的;问题是如何找到装它们的工业尺寸的容器。

“我们一直在商业上寻找湿巾的容器，”格雷厄姆说。“我们发现的是问题是容器，但我们正在寻找其他解决方案。”他正在与化学和生物分子工程学院主席的大卫谢尔合作，识别潜在供应商。

保护医护人员不受冠状病毒感染需要一种特殊类型的口罩，即去除空气中的病毒颗粒的柔软口罩。由于病毒颗粒非常小，直径只有几百纳米，因此需要高效过滤材料来保护病毒，而这些材料直到最近大部分都是在中国制造的。

“The filters are not being produced at the rates that are needed, so we have been thinking about what we can put together that approximates an N95 filter that’s needed to protect health care workers,” said Ryan Lively, an associate professor in the school of chemical and biomolecular engineering. “We need to make something that can be produced out of homemade goods, then verify that it can do the filtering needed.”

莱弗利一直在试验制造一种碳浆，可以放进咖啡过滤器，然后烘干。它将被缝在一个用织物制成的小袋里。另一种选择可能是使用为暖通空调系统制造的高效过滤材料。

他说:“有期刊论文表明，在增加对病毒颗粒的排斥方面，不如N95的过滤材料仍然有效。”

如果这些工作根据需要，可以生动地在实验室中产生有限的数字。“我们估计，我们可以使用我们为疏水性纤维介质进行研究和重新调整它的试点线，每周生产700个面具。”“这不会解决问题，但它将有助于满足非常批判的需求。”

用于COVID-19测试拭子还供不应求，如旨在保护医护人员袍。卡森梅雷迪思，可再生生物制品研究所所长，从众多厂商谁是佐治亚理工学院的跨学科研究机构的成员之间追查来源。

“我们的想法是把用于不同功能的基本物质，并将其转化为我们所需要的产品，”他说。一个例子是对其它用节日设计为方桌布制造的材料，塑料在一侧上，以防止泄漏从经历，和纸。“我们正在考虑是否能产生的机械能迅速转变为制作一个临时的礼服。”

该研究小组通过电话每天开会更新对方什么已经完成，交流思想。他们遵循国际松弛渠道了解其他类似团体给美国和世界做。

他们知道他们的原型生产设备不能满足世界的需求，所以他们与其他可能有能力的人分享计划。最终，主要制造商将赶上来，但这可能需要几个月的时间——对于预期的COVID-19感染曲线来说，可能太长了。

“我们可以做的最好的事情是广泛地分享信息，以便尝试提出使用在本地可以源的零件的解决方案，”耶路说，参考呼吸机项目。“使用有人可以获得的电机的简单解决方案，可以成为3D印刷的结构和可以用锯可以手工切割的材料可以通过此来实现。”

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-副主编克里斯·瓦夫拉编辑，控制工程，CFE媒体和技术，cvavra@cfemedia.com。