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Caarapó - MS, segunda-feira, 13 de julho de 2020


Como os engenheiros da NASA perseveraram e desenvolveram um ventilador

Como os engenheiros da NASA-JPL perseveraram no desenvolvimento de um ventilador

Publicado em: 24/05/2020 às 06h58

Taylor Hill

Em 30 de abril, a Food and Drug Administration (FDA) aprovou a VITAL para uma autorização de uso de emergência do ventilador. Desenvolvido em apenas 37 dias pelo Laboratório de Propulsão a Jato da NASA em resposta à pandemia de coronavírus, o VITAL (abreviação de Ventilator Intervention Technology Accessible Locally) não substitui os atuais ventiladores hospitalares, que podem tratar uma ampla gama de problemas médicos.


Projetado especificamente para pacientes com COVID-19
, o protótipo é composto de muito menos peças que os ventiladores tradicionais e deve durar de três a quatro meses. Sua licença está sendo oferecida gratuitamente aos fabricantes através do Escritório de Transferência de Tecnologia e Parcerias Corporativas da Caltech, (California Technologies).

Mais de 100 fabricantes de todo o mundo solicitaram uma licença gratuita para construir o VITAL, e os licenciados serão anunciados ainda este mês. Esta é a história de como uma equipe de engenheiros, alimentada pelo desejo de ajudar durante a crise, criou a VITAL.

Em 11 de março, o engenheiro de sistemas mecânicos David Van Buren se viu esperando na fila por uma xícara de café no na NASA, no sul da Califórnia. Era uma quarta-feira típica e movimentada antes do teletrabalho obrigatório, mas Van Buren não estava focado em sua carga de trabalho comum.

Em vez disso, o engenheiro de sistemas mecânicos analisava os números de coronavírus. Em fevereiro, ele fez uma palestra sobre pandemias em relação ao COVID-19 em seu curso de física em Los Angeles, e viu sinais claros de uma pandemia em desenvolvimento.

"Não foi preciso muito extrapolar para ver o potencial do que poderia acontecer aqui", disse Van Buren. "E, ao mesmo tempo, eu estava pensando em nosso trabalho; temos essas missões e esforços para explorar outros planetas, mas comecei a questionar se o que estávamos fazendo no JPL (Laboratório de Propulsão a Jato) era o que deveríamos fazer", disse Van Buren.

Na mesma manhã, os pensamentos do engenheiro-chefe da JPL, Rob Manning, estavam preocupados com o vírus, e ele também precisava tomar café. "Acabei de ver algumas projeções e fiquei preocupado", disse Manning. Em um encontro casual, os dois conversaram sobre os próximos trabalhos e um pouco sobre suas preocupações com o coronavírus.

"Voltei para minha mesa depois de conversar com Rob, e a pergunta ainda estava me incomodando", disse Van Buren. "Temos talentos e capacidades de engenharia incríveis aqui. Como podemos ajudar a reduzir a escassez de ventiladores que poderia estar chegando?"

Isso, muito antes que a maioria das pessoas do laboratório soubesse o significado de "ventilador", sem falar nas implicações fatais de uma escassez. Van Buren enviou um e-mail, descrevendo um plano para desenvolver e revisar um projeto de respirador de baixo custo que pudesse ser fabricado rapidamente e em volume. Manning estava motivado.

"Precisávamos fazer algo, e era isso", disse Manning. Trinta e sete dias depois, uma equipe de mais de 50 pessoas - algumas trabalhando no JPL, mas a maioria em casa - projetou, construiu e testou o VITAL, um aparelho respiratório que ajudaria pacientes com COVID-19 gravemente enfermo e aumentaria os estoques escassos de ventiladores hospitalares tradicionais.

A linha do tempo é uma façanha quase inédita no desenvolvimento de dispositivos médicos, concluída por um centro de pesquisa e desenvolvimento que cria robôs para o espaço, não ajuda respiratória para seres humanos. Em termos de JPL, a equipe diria que eles lotaram uma missão de vôo planetária inteira - da formulação ao lançamento até o pouso - em pouco mais de um mês. A maioria dos membros da equipe trabalhava 14 horas por dia, sete dias por semana, e as restrições obrigatórias de teletrabalho estabelecidas em 17 de março colocavam esforços únicos em uma tarefa já assustadora. Van Buren disse que os obstáculos não desencorajam ninguém.

"A diferença é o objetivo", disse Van Buren. "Conseguir algo em Marte é incrivelmente emocionante, mas salvar vidas é uma fera diferente".


O Link Médico

Então, como a equipe transformou a idéia inicial em ação?

Entre com Leon Alkalai, pesquisador de engenharia no Escritório de Integração Estratégica, que nos últimos seis anos liderou um fórum de engenharia médica no JPL, com o objetivo de identificar as tecnologias espaciais exclusivas do laboratório que poderiam ser aplicadas para solucionar problemas desafiadores em saúde e medicina. "A visão ampla já existiu", disse Alkalai. "A ideia de David trouxe a urgência e a oportunidade para o JPL dar uma contribuição significativa de uma maneira única, e eu queria ajudar da maneira que pudesse".

O ventilador teve que atender a taxas de fluxo de oxigênio de alta pressão específicas para ajudar pacientes com COVID-19 a combater a Síndrome do Desconforto Respiratório Agudo; tinha que ser feito de muito menos peças do que um ventilador hospitalar típico para manter os custos baixos; essas peças precisavam estar amplamente disponíveis na cadeia de suprimentos dos EUA para que os ventiladores pudessem ser construídos em grandes quantidades; e essas peças não poderiam ser as mesmas usadas pelos ventiladores tradicionais, de modo que a fabricação da VITAL não impediria a produção de outros ventiladores.

Van Buren examinou o JPL para especialistas, e a equipe - agora com cerca de uma dúzia de pessoas - realizou sua reunião de kickoff na segunda-feira, 16 de março, em Left Field, um espaço branco normalmente usado para o brainstorming de conceitos de missões iniciais. A equipe transformou a sala em uma estação de aprendizado de ventiladores. E, graças a um pneumologista de renome mundial, a curva de aprendizado estava prestes a ficar íngreme.

Não há tempo para respirar

Como diretor médico da Escola de Terapia Respiratória das Faculdades East Los Angeles e Santa Monica, o Dr. Michael Gurevitch teve acesso a um suprimento de ventiladores, circuitos, válvulas e filtros que ele poderia levar ao laboratório para dar um curso intensivo sobre o que era necessário para fazer um dispositivo de combate COVID-19.

"Como as restrições ao coronavírus encerraram as faculdades, a liderança da escola nos concedeu acesso para obter praticamente tudo o que precisávamos de seus laboratórios que ajudasse o projeto do JPL", disse Gurevitch. Após a reunião, a equipe de design da VITAL, liderada pelo engenheiro mecatrônico Mike R. Johnson, transformou a palestra de Gurevitch em requisitos ao desenvolver um conceito, design e protótipo em funcionamento. "Eles foram incríveis. Eles não apenas compreenderam os conceitos médicos e fisiologia", disse Gurevitch, "mas entenderam como esses requisitos interagem com a mecânica do dispositivo".


Chamado ao laboratório em uma pandemia

Enquanto a maioria da equipe trabalhava em casa, uma equipe limitada permaneceu no laboratório como missão essencial para trabalhar na montagem e teste de protótipos.

A engenheira mecatrônica Michelle Easter trabalhou como protótipo de logística e líder de teste de hardware para a VITAL. "Estávamos considerando o processo de aprovação do FDA, além de garantir que cada peça escolhida esteja disponível para produção em massa, e não apenas disponível, mas disponível no momento", afirmou Easter. "Isso tinha que ser tecnicamente excelente, e as peças tinham que estar prontamente disponíveis. Não estamos acostumados com isso na JPL. Se eu estiver trabalhando em um instrumento de vôo e quiser uma peça, daria a empresa um Prazo de entrega de 20 meses para compilá-lo sob encomenda. Essa não é uma opção aqui."

Apesar das dificuldades iniciais, a equipe encontrou seu caminho, projetando, construindo e testando dois modelos de protótipos diferentes - um alimentado por um soprador e outro por um sistema pneumático. Ambos contêm cerca de um sétimo das partes de um ventilador tradicional, e ambos podem fornecer os fluxos de oxigênio de alta pressão necessários para os pacientes com COVID-19, mantendo os pulmões levemente inflados mesmo quando expiram - chave para os pacientes evitarem infecções como pneumonia.

"Foi incrível fazer parte de um projeto de base e vê-lo explodir de maneira orgânica desde as primeiras reuniões até esses protótipos", disse Easter. "Eu brinco que conheci todos os meus colegas de trabalho favoritos deste projeto. Porque todos nesta equipe têm um coração grande e estão nesse projeto porque querem fazer a diferença. Essa pureza de intenção é incrível. Todo mundo é tudo para o bem, e é ótimo. "

Jargon Jumble, Tango de Teletrabalho

A engenheira de sistemas Stacey Boland não é estranha à propensão do JPL por acrônimos e jargões, mas como operações conduzem a VITAL, ela foi incumbida de essencialmente escrever um manual do usuário para o dispositivo enquanto ele estava sendo construído.

"Os profissionais médicos definitivamente têm seu próprio idioma", disse Boland. "Diferentes especialidades da área da saúde parecem ter dialetos próprios - portanto, houve uma quantidade considerável de iterações e edições envolvidas".

O outro trabalho de Boland é trabalhar no instrumento MAIA (Multi-Angle Imager for Aerosols) - a primeira vez que a NASA fez parceria com epidemiologistas e organizações de saúde para usar dados de satélite para estudar a saúde humana. "Em um determinado dia, converso com médicos, engenheiros, gerentes, estrategistas visuais e, às vezes, também com reguladores", disse Boland.

Qualificou-a exclusivamente para uma posição na VITAL. E embora houvesse muitos pontos de vista diferentes para tentar se reconciliar, um senso de propósito prevaleceu. "Todos conversamos. Todos ouvimos. Estamos todos aprendendo juntos. Há algo bonito e que permite ter um foco singular - há uma necessidade real não atendida e estamos respondendo a isso. Realmente há uma sensação de que somos todos nisso juntos".

Pronto para ajudar

Com os protótipos construídos, Leon Alkalai conectou a equipe ao Dr. Matthew Levin na Escola de Medicina de Icahn, no Monte Sinai, em Nova York. Em 22 de abril, apenas um mês após o início do projeto, o ventilador passou em testes críticos no laboratório de simulação humana de alta fidelidade do centro, atuando sob uma ampla variedade de condições simuladas dos pacientes.

Em 30 de abril, após revisar o envio de 505 páginas, o FDA aprovou o VITAL para uma Autorização de Uso de Emergência do ventilador. O processo de seleção para o qual as empresas receberiam uma licença gratuita estava em andamento.

As realizações da equipe também capturaram a atenção do mundo. Em 23 de abril, o administrador da NASA, Jim Bridenstine, realizou uma coletiva de imprensa na qual o diretor associado de integração estratégica do JPL, Dave Gallagher, discutiu o desenvolvimento do VITAL. Dois dias depois, Gallagher estava na Casa Branca, exibindo o ventilador para o presidente Donald Trump.

"Parabenize o engenheiro, ok? Diga olá para Dave", disse Trump a Gallagher, referindo-se a Van Buren. Para Van Buren, os parabéns vão para o time e além.

"Os trabalhadores médicos, as pessoas que fazem máscaras faciais, fornecendo EPI para grupos nas linhas de frente ... a quantidade de compaixão que as pessoas estão demonstrando enquanto todos tentamos lidar com essa epidemia é realmente emocionante".

O que a VITAL significará para o mundo ainda é desconhecido. Atualmente, o uso do ventilador permanece abaixo dos níveis críticos nos Estados Unidos, mas isso não significa que o VITAL não será necessário se os casos de coronavírus aumentarem novamente no futuro.

"Parece que estamos perto do pico nos EUA, mas pode piorar tão facilmente quanto melhorar", disse Van Buren. "Nós não vamos saber que acabou até que seja óbvio que vencemos. Não importa o que aconteça, o que mostramos nesse projeto é um caminho para realizar um trabalho importante e sensível ao tempo. Haverá outra pandemia e nós está colocando em prática princípios sobre como atacá-los aqui. "

Ele tem o potencial de salvar vidas, mas todos os que ajudaram a construí-lo esperam que os números de coronavírus nunca aumentem para um local onde as capacidades dos ventiladores do hospital estejam esgotadas.

CONTATO para mais informações:

Andrew Good
Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, California


818-393-2433


andrew.c.good@jpl.nasa.gov