过去几周,美国宇航局工程师Mike Buttigieg在加利福尼亚州兰开斯特的羚羊谷医院,有时候,在回来的路上,他将前往五金店。

布蒂吉格与美国宇航局阿姆斯特朗飞行研究中心的一个团队一直在研究一种氧气头盔,急诊室的医生可以用它来治疗COVID-19患者——这需要与医院专业人员进行设计交流,偶尔也需要快速前往小部件供应商店。

布蒂吉格在自己的车库里开始使用氧气罩,用于治疗出现COVID-19轻微症状和呼吸困难的患者,为更需要的人提供呼吸机。

头盔的功能就像一个持续气道正压通气(CPAP)机器,将氧气注入病人功能低下的肺部。

氧气罩,安全地戴在头上,有一个进排气口允许气流进出头盔。一个磁条创造了一个像窗户一样的端口,这样医务人员就可以在不移除引擎盖的情况下接近患者。

一个橡胶隔膜附着在装置底部的塑料环上,延伸到病人的头部,然后在他们的脖子上形成一个密封——这也许是设计过程中最困难的方面。

布蒂吉格说:“由于每个患者的颈部大小都略有不同,所以要获得正确的大小和形状是很棘手的。yabovip16.com

头盔:从理念到原型

在NASA同事和同伴工程师的帮助下,Buttigieg于3月30日在他的车库中建造了第一个头盔原型TH.

第二天,Buttigieg去了羚羊谷医院,在连续的正气道压力(CPAP)机器上测试罩。在注意所需的更改之后 - 新的出口位置,罩尺寸,门尺寸和颈孔 - 他订购了50个引擎盖的材料,并使同一周的第二种原型。

氧气罩经过了一些修改,阿姆斯特朗的工程师会在医院停下来,把早期的原型车拿给医生检查。

布蒂吉格说:“从那里开始,我会找出可能需要做出的改变,有时会与[羚羊谷]特别工作组的其他成员协商,试图找到改进设计的正确部分,然后根据需要对头盔进行修改。”

布蒂吉格的工作非常迅速,考虑到当时城市的冠状病毒呈指数级增长,他知道在短短几周内就需要1000多个头盔。建造这么多单位还需要企业和当地社区提供额外的生产帮助。

在第二种原型和比赛中制作数百头盔,芭蕾丝已经去了医院 - 或者医生来到他的车库 - 至少八次。

这次沟通在今天继续,因为在羚羊谷医院测试了引擎盖。根据美国宇航局工程师的说法,大多数变更都不是本身,而是组装。

“这些步骤中的小细微差别可以制造或打破该单位的完整性,”Juttigieg说。

官方称宇航谷正压头盔,该设备在加州羚羊谷医院的医生成功测试。宇宙飞船公司(TSC),莫哈维,基于CA的航天器制造商开始生产500年4月底的头盔,并提交4月22日的FDA,以进行紧急使用授权。

就在昨天,TSC在莫哈韦的FAITH设施建造了500个单元。

在下面经过编辑的采访中,布蒂吉格告诉我们yabovip16.com关于氧气头盔是如何诞生的以及今天的工程师如何为医学界贡献自己的一份力量。

yabovip16.com这个氧气罩看起来像什么?

Mike Buttigieg:头盔有点基本,但细节很难正确恰到好处,特别是当你把所有部件放在一起时。有几点失败,如果没有正确放在一起,密封件可能会失败,它会失去其有效性。我们通过原型设计和测试程序集运行学到了很多。

关键元素包括透明的乙烯基遮光罩,它被连接到一个塑料环来固定它。有两个端口,一个进气口和排气口允许空气进出头盔。有一个磁条,我们用它来创建一个端口或一个类似窗户的区域,这样医护人员就可以在不取下引擎盖的情况下接近病人。几根带子被固定在头盔的底座上,以帮助将头盔固定在病人身上。

yabovip16.com什么是最难做好的部分?

Mike Buttigieg:关键部分是橡胶膜片,它附着在装置底部的塑料环上。这部分需要伸展到病人的头上,然后在他们的脖子上形成一个密封。因为每个病人的颈部大小都有一些不同,所以要正确处理颈部的大小和形状是很困难的。

美国宇航局工程师Mike Buttigieg开发的航空航天谷正压头盔
航空航天山谷正压头盔(图片信用:Buttigieg)

yabovip16.com:什么启发了这个设计?它是否基于前一个美国国家航空航天局的应用程序?

Mike Buttigieg:与我们交谈过的一些急诊室医生希望做好处理大量可能需要更多氧气供应的病人的准备,但不是在需要使用呼吸机的时候。他们看到了一些海外医院使用这种透明塑料罩的图片,问我们是否可以帮助设计和制造类似的东西供他们使用。所以,我们做了一些研究,看看外面有什么。

有一些公司在商业上制造类似的高压氧装置,但是考虑到对这种装置的高需求,可用性是有限的。所以我们面临的挑战是,看看能否找到一种由容易获取的零件制成的替代品。

我们使用的设计的灵感实际上来自于现成的铸造保护单元。这些装置通常用于遮挡淋浴中的湿湿,由设备的相同基本元素组成:柔性隔膜,罩和框架/环加入两者。对这些部件进行微小的更改和替换使我们能够创建我们的第一个设计的骨骼。

美国宇航局工程师迈克·布蒂吉格(Mike Buttigieg)负责航天谷正压头盔
美国国家航空航天局工程师迈克·布蒂吉格(Mike Buttigieg)正在研制“航空航天谷正压头盔”(Aerospace Valley Positive Pressure Helmet),加州羚羊谷医院(Antelope Valley Hospital)的医生们已经成功测试了这种设备。美国国家航空航天局(NASA)的阿姆斯特朗飞行研究中心在加州与羚羊谷医院、兰开斯特市、维珍银河、宇宙飞船公司(TSC)、羚羊谷学院和羚羊谷特别工作组的成员合作,解决当地社区可能出现的关键医疗设备短缺问题。(图片来源:美国国家航空航天局)

科技概要:氧气头盔的设计方法与阿姆斯特朗公司通常设计的技术有何相似(或不同)?

Mike Buttigieg:在NASA Armstrong,我们的大部分文化是创新和设计。我们通常将此应用于飞机,试图使其更有效或测试新技术。有时,活动很小,就像最近的一个我参与支持的项目2017年的日食任务.它似乎是一个简单的请求:用更高质量的要求更换窗口,所以摄像机和摄影师可以从空中捕获日食的图像 - 因为当你在云上空飞行时,没有什么可以妨碍视野!我们成功地完成了这一目标,但它是一个迭代的过程来审查选项,想想创造性,仔细的工程设计,并确保将通过使飞机认证所需的严格质量的质量合适。将该相同的一般过程应用于头盔。

yabovip16.com:当然,你一直很忙。对你来说是什么典型的一天?

Mike Buttigieg:我最近主要关注的是宇航谷正压头盔。

在过去的几周里,我多次前往当地医院协调,并从急诊室的医生和羚羊谷医院的其他医务人员那里获得关于头盔设计的反馈。在此基础上,我将找出可能需要做出的改变,有时与工作组的其他成员协商,试图找到正确的部件来改进设计,然后根据需要对头盔进行修改。有时修理很容易,我可以用在五金店找到的零件。其他时候,这些变化需要更专门的部件,比如乙烯遮光罩,这可能需要更多的时间。我们刚刚通过FDA提交了紧急使用授权的设计,所以我也不得不花一些时间在文书工作上。

过去几天,我大部分时间都在协调和监督500个压力头盔的生产。我们正在飞船公司位于莫哈韦航空航天港的FAITH设施中进行组装工作。我们有一个十几个人的优秀团队在帮忙。午饭通常都快吃完了,很多事情占用了我的时间。我的日子通常到深夜才结束。虽然很累,但能帮上忙感觉很好。

yabovip16.com:工程师和设计师可以做些什么来帮助应对COVID-19 ?

Mike Buttigieg:这似乎很简单,但我认为最重要的是不要生病!如果我们能降低工作量,那么医疗界就能给病人提供更高质量的护理。

但从工程的角度来看,与当地的医疗社区接触并关注一些制造商网站。有很多简单的产品或设计可以从家里3D打印出来,以支持医疗社区。我知道在NASA,有一个NASA@WORK的挑战在原子能机构寻找想法,以帮助借用手来支持医学界。我认为工程界的其他专业人士可以做到这一点。我在美国国家航空航天局来找我们,这就是我们所做的:我们解决问题。

你觉得氧气头盔怎么样?请在下方分享你的问题和评论。