با فرایند تولید و نحوه کار دستگاه کمک تنفسی تیم فرمول ۱ مرسدس AMG آشنا شوید

کرونا به اکثر کشورها در سراسر جهان سرایت کرده و قربانیان زیادی گرفته، همچنین این ویروس فشار مضاعفی به سیستم‌های درمانی وارد کرده و دولت‌ها در تامین دستگاه تنفس مصنوعی با مشکل مواجه شده‌اند. به تازگی تیمی از مهندسان کالج دانشگاهی لندن (UCL) و مهندسان تیم فرمول ۱ مرسدس - ای‌ام‌جی برای رفع این مشکل، موفق به ساخت دستگاه فشار جریان هوای همواره مثبت (CPAP) شده‌اند.

با توجه به سرعت بالای شیوع کرونا، در زمینه تجهیزات پزشکی نیز سرعت یک اصل حیاتی است. این تیم از مهندسان با مهندسی معکوس و ایجاد طراحی جدید توسط آزمایش و سپس کسب تاییدیه از سوی دستگاه‌های نظارتی، این محصول را به صورت کامل در کمتر از ۱۰ روز تولید کردند. طی یک ماه، این تیم موفق به تولید ۱۰ هزار دستگاه و تحویل آن‌ها به دولت بریتانیا شد. مرسدس بنز قصد دارد تاسیسات خود در بریکسورث، نورث‌همپتون را تغییر کاربری دهد تا بتواند روزانه ۱۰۰۰ دستگاه CPAP تولید کند.

نمونه اولیه در کمتر از 10 روز تولید شد

این پروژه توسط تماس «تیم بیکر»، استاد مهندسی مکانیک با همکاران قدیمی خود از بخش موتور مرسدس - ای‌ام‌جی، «اندی کاول» و «بن هاجکینسون» در تاریخ ۲۸ اسفند کلید خورد. در جلسه‌ای که آن‌ها تشکیل دادند، بیکر یک دستگاه معمولی ایجاد کننده جریان CPAP را به مهندسان مرسدس ارائه کرد که البته در حقیقت این دستگاه توسط «مروین سینگر»، استاد مراقبت‌های ویژه پزشکی در بیمارستان‌های UCL توسعه پیدا کرده بود. سینگر برای دستیابی به این طرح، با پزشکان در ایتالیا و چین در تماس بوده تا از تجربیات‌ها آن‌ها در زمینه CPAP بهره‌مند شود.

CPAP چیست؟

برخلاف دستگاه تنفس مصنوعی مکانیکی، CPAP یا فشار جریان هوای همواره مثبت نیازی به لوله برای ورود به حلق بیمار ندارد و بجای این کار، فشار مداوم هوا که کمی بالاتر از فشار اتمسفر است، از طریق ماسک تنفسی در اختیار بیمار قرار می‌گیرد. در حقیقت این دستگاه مجاری تنفسی را باز نگه می‌دارد و هوا با اکسیژن بالا را در اختیار وی قرار می‌دهد. این تغییر باعث می‌شود بیماران بدون نیاز به مواد آرامش‌بخش، بتوانند به راحتی تنفس کنند.

این دستگاه با استفاده از اثر ونتوری کار می‌کند. زمانی که سیال از قسمت تنگ لوله عبور می‌کند، فشار آن کاهش می‌یابد. این دستگاه اکسیژن محیط را جذب می‌کند تا خروجی آن با اکسیژن بالا در اختیار بیمار قرار بگیرد. سپس دریچه‌های مکانیکی امکان تنظیم فشار و غلظت اکسیژن را برای پزشکان و پرستاران فراهم می‌کنند. یکی از جذابیت‌های این دستگاه، عدم وجود قطعات متحرک است که به همین علت می‌توان با اندازه‌گیری دقیق تمام قطعات، مدلسازی سه بعدی و تهیه نقشه‌های ساخت، آن را مهندسی معکوس کرد.

به علت ذهنیت مسابقه‌ای تیم مرسدس، این پروژه با سرعت بالایی انجام شد به گونه‌ای که پس از ملاقات، هاجکینسون 24 ساعت زمان برای برش مواد اولیه خط تولید تجاری در بریکسورث درنظر گرفت که البته تیم به این هدف نرسید و با 2 ساعت تاخیر این کار انجام شد. این تیم به صورت شبانه روزی روی این پروژه کار کرد به گونه‌ای که یکی از آن‌ها مجبور به تهیه لوازم ضروری و لباس شدند. با وجود سرعت بالا در طراحی و تولید، این دستگاه باید تاییدیه دریافت می‌کرد.

این دستگاه قطعه متحرکی ندارد

معمولا کسب تاییدیه برای دستگاه‌های پزشکی فرایندی زمانبر است، به گونه‌ای که شاید چندین سال طول بکشد تا مورد تایید قرار بگیرد. با این وجود، تیم مرسدس و UCL روی مهندسی معکوس تمرکز کردند تا به دستگاهی بدون حق ثبت اختراع دست پیدا کنند. این موضوع باعث شد که دستگاه برای استفاده در بیمارستان‌های بریتانیا زودتر تاییدیه دریافت کند.

این تیم برای دسترسی و تامین برخی قطعات مهم مانند سنسورهای اکسیژن و ماسک‌های این دستگاه تنفس مصنوعی با چندین شرکای صنعتی همکاری نزدیکی داشتند. اولین مدل طراحی شده، Mark I در تاریخ ۸ فروردین در بیمارستان‌های UCL و بیمارستان‌های دیگر مورد آزمایش قرار گرفت و سپس دولت تنها پس از ۴ روز، آن را تایید کرد.

مهندسان مکانیک به کار روی این پروژه ادامه دادند و موفق به طراحی نمونه دوم با نام Mark II شدند. این دستگاه نسبت به مدل اولیه نیاز به اکسیژن کمتری دارد و برای کشورهای مختلف تولید می‌شود. با توجه به همکاری گسترده میان این تیم و شرکای تجاری، انتظار می‌رود فرایند تولید با سرعت بالاتری انجام شود و افراد بیشتری در جهان به آن دسترسی پیدا کنند.