12名波士顿地区麻醉科的居民在GrabCAD.com上发起了一场为期8周的黑客马拉松，为covid -19相关呼吸机依赖性肺损伤患者设计一种可快速展开的、最小可用的机械呼吸机。CoVent-19挑战赛向任何地方的团队和个人开放，决赛者直接与Stratasys公司3D打印专家和covent19挑战赛团队将他们的设计变成原型进行测试。
这是一个在危机面前进行创新的故事。知道人们可以走到一起，合作，为他人创新，对每个人来说都是重要的学习。每个人都在家工作。然而，很多设计师和工程师非常想采取行动，做一些东西来帮助解决医院的呼吸机短缺。这是一个很好的例子，说明了有多少人在他们的日常工作之外，在很短的时间内付出了所有，完成了很多事情。最终，这一经历赋予了所有参与其中的人力量。
莱司利:
大家好，感谢大家的收听。在今天的科技前进节目中，我们请来了耶利米·罗宾逊，他是Cionic以及Daniel Zarem，高级工业设计师fuseproject．Cionic是一家专注于帮助人们超越身体限制的科技初创公司，而fuseproject是一家设计和创新公司。
他们两人一起合作了一个项目，VOX呼吸机，该项目是CoVent-19挑战赛的顶级决赛项目之一。这一挑战是由13名住院医生、顾问和几个赞助组织发起的，他们共同为因COVID-19大流行而臭名昭著的呼吸机供应危机制定了持久的解决方案。该呼吸机的原型机使用了Stratasys的3D打印技术，针对COVID-19医疗环境进行了优化，组装时间不到4小时。谢谢耶利米和丹尼尔今天的到来。
丹尼尔Zarem:
谢谢你们邀请我们。
Robinson:耶利米
谢谢你邀请我们。
莱司利:
跟我说说VOX呼吸机吧。向可能不熟悉它的观众描述一下。
Robinson:耶利米
因此，VOX呼吸机是一种小型，紧凑，气动驱动的呼吸机，它安装在静脉杆上，可以随患者移动，通过测试和所有的治疗，并提供远程访问和控制机器。
莱司利:
好的。你的设计目标是什么?
丹尼尔Zarem:
当然，我们的目标是设计呼吸机来帮助应对COVID大流行，但也要确保我们的呼吸机满足COVID所需的一切。所以，在大流行结束后，它不会变得无用。我们也非常想确保我们设计的呼吸机是为了周边的体验，而不仅仅是为了技术，内部部件，让这个东西非常可靠。我们想要确保我们的设计是真正为呼吸治疗师和ICU护士设计的，他们每天都与这台机器打交道，我们设计的东西适用于所有不同的医院环境，有些医院病人太多，有些医院没有足够的呼吸机，有些医院病人太多，但没有足够的呼吸机。
莱司利:
我想，如果我没记错的话，这是一种可以在第三世界国家或其他可能没有高度先进医疗设备的地方使用的东西。
Robinson:耶利米
是的。我们设计这个系统的目标是创造出一种高度灵活的适应环境的东西不需要复杂的医院环境。如果需要，它可以用储气罐来运行。它可以在没有完全连续电源的地方用电池供电。这促使我们决定围绕设计的模块化来构建开源组件，这样就可以用现成的组件来构建。不需要设计PCB板。不需要创建操作系统软件。我们设定了一个雄心勃勃的目标。在比赛结束时，我们会有一个完全成型的原型，我们真的交付了，这非常令人兴奋。
莱司利:
好的。你觉得这个设计有什么挑战吗?你能说几句吗?你可能遇到的一些设计挑战是什么?
Robinson:耶利米
好吧，我先开始，让丹尼尔接着说。所以丹尼尔和我之前都没有使用呼吸机的经验。我们公司制造仿生学来帮助行动能力有差异的人实现更大的行动能力和独立性。这涉及到对人体数据的感知和分析然后驱动驱动系统。闭环截尾驱动系统，呼吸机就是这样的。我们必须非常快地了解我们在人体中观察到的是什么以及我们在人体中注入的是什么。我们必须在没有测试工具的情况下做这些测试工具通常是在呼吸机中开始的。所以我们能够在项目的最后获得这些。在硬件的本质上，你必须在相当于8个周末的工作过程中获得设计的所有部件和组件。
所以,你有这个速度发展,……我的意思是,软件世界是非常容易的,因为你拥有所有的工具,但在硬件世界,我们采购螺线管和马达和传感器,以及我们可以追求不同的并行路径使快速变化时我们发现新的挑战提供适当的系统内的压力和体积的适量整个平台进入肺部呼吸机支持集。这是一个很有挑战性，但也很有趣的问题，由于时间的限制，问题变得更加困难。对我们来说，时间限制真的很重要，对吧?我们面对的是一场世界性的流行病，我们没有6个月的时间来开发它，我们必须以非常快速的方式开发它来解决，谢天谢地，医院系统并不完全缺乏资源，希望不会继续下去。但是，大流行仍然在蔓延，我们想确保其他人可以使用我们的设计来快速地解决这个问题。
丹尼尔Zarem:
我想从设计和战略思考的角度来增加一些挑战，特别是在第一轮。对我们来说，一个主要的困难是有足够的采访和深入的、沉浸式的研究，以便能够做出正确的决定。通常，在我们的过程中，我们会去医院观察呼吸治疗师使用呼吸机，拍照，录像，并真正深入研究这些机器在他们的环境中是如何被使用它们最多的人使用的。当然，我们无法做到这一点。而且，所有我们想采访的人都非常忙。所以，我们通过我们的扩展网络，找到了很多非常优秀的医护人员和护士，来自东海岸，西海岸的呼吸治疗师，等等。
而且，我们能够得到非常广泛的各种反应，并深入了解不同医院应对这场大流行的方式，既包括满是新冠患者的高容量医院，也有一些没有。所以，能够找到合适的人，以及，找到他们可以和我们交谈的时间。他们很忙，也很有礼貌地花时间与我们和我们的团队交谈一个小时，有时甚至更多，为我们设计电路板描绘出正确的蓝图。
莱司利:
好的。那么，3D打印是如何帮助整个设计过程的呢?
丹尼尔Zarem:
我们在整个过程中进行了很多迭代。当然，我们的系统从第一天就开始试行了。耶利米从一个喷雾器开始，把空气挤进一个压力传感器。经过很多很多次的迭代，它变成了现在的样子。在整个过程中，我们用3D打印和测试各种管子，这是我们系统的主要部分，让我们可以直接在上面安装压力传感器;如果没有3D打印，这个零件基本上无法快速制造出来。所以我们制作了各种各样的印刷品进行测试。很多这些稍有不同的几何图形，我们如何在上面安装东西，经过多次迭代得到最终的产品。
莱司利:
好的。耶利米，你在制作过程中使用过3D打印吗?
Robinson:耶利米
是的，我们合作得很密切。丹尼尔和我其实住得不远。他有一台打印机，为我们制作了很多早期的设计。然后，当我们在FDM打印机上打印出整个表单时，我们会和Stratasys的合作伙伴一起在他们的机器上打印出来。谈到3D打印的神奇之处，我们可以在几小时内制造、设计、制造和测试新部件。然后，用同样的设计在更高端的Stratasys打印机上复制它，继续迭代。
Robinson:耶利米
所以，丹尼尔经常会打印出一个新的部分。把它送到我家。我会把它组装起来，用我们现有的测试设备进行测试。我们会通过视频讨论。我们仍然与一些帮助设计那些部件的机械工程师设计师保持着距离。然后，再做一次。我们有时可以在一天内做两到三次迭代。
莱司利:
你选择的材料，是一个因素吗?这是否发挥了作用，或者因为这是一个原型，你只选择了方便的东西?
丹尼尔Zarem:
我觉得两者都有。在迭代、尝试和测试方面，我们使用FDM，因为它非常方便。我把它放在这里，虽然它不是很理想，我们不得不切碎一些碎片来打印它们，然后把它们粘在一起，这涉及到更多的打磨。这有点痛苦，但它让我们继续前进，直到我们准备好最终的材料和正确的几何。我认为，是的，肯定是Stratasys的印刷，那里的材料非常有用。我们有一个储物箱，我们最初的版本是使用多种材料打印的。所以，它直接将垫片打印到机身上这绝对是Stratasys特有的东西。而且，我们希望在整个生产的开发阶段，在这一点上进行更多的迭代。
莱司利:
在这个过程中，你们对3D打印的工作有什么惊讶吗?对3D打印的使用有什么惊讶吗?你学到了什么?
Robinson:耶利米
我认为从我们的角度来看，我们在仿生学业务中使用3d打印有多种原因。我认为很多人使用3d打印是为了快速制作原型和迭代制造商的能力和设计。我们使用它的另一个原因是，它能够适应针对个人身体的定制解决方案。所以，我们在这个过程中的经验，丹尼尔和我在这个过程中的经验非常有帮助，因为我们不需要学习。
但是，有一件事确实让我感到惊讶，我实际上没有任何使用这些高端机器和一些多材料印刷的经验。看看这个行业的发展有多快，以及它对全栈解决方案或任何全栈解决方案意味着什么，你可以构建硬件、机械软件和体验。它改变了游戏规则，我对它的速度感到很兴奋。我对这个行业的发展速度感到非常兴奋。我真的认为，它将允许工程师和设计师解决他们以前无法解决的问题，在一个真正改变这些设备制造方式的价格点上。
莱司利:
丹尼尔，你想说点什么吗?
丹尼尔Zarem:
我同意耶利米所说的一切。我们没有遇到太多的意外，因为我们非常熟悉这些机器。然而，Stratasys能够提供的一些材料在测试时确实令人兴奋。我认为这是团队中还没有人真正有过的经验。一些具体的细节。但是，我想说，与其说是惊讶，不如说是兴奋。
Robinson:耶利米
是啊，它真的打开了我们的大脑让我们看到了增材制造和多种材料的可能性。比如，打印金属，打印混合橡胶和塑料，很快我们就会打印蛋白质。这都是奇妙的。
莱司利:
现在，通常在这一点上我要问的一个问题是:现在你已经完成了设计，现在你已经创建了VOX呼吸机，如果你可以回到过去，你会有不同的做法吗?但是，这个问题似乎在整个过程中都得到了解决。
Robinson:耶利米
是的。有一件事我肯定会改变，那就是早点采购合法的呼吸机测试设备。比赛组织者为我们采购了一个测试肺，以及一些数字测试设备。这些都是非常有价值的，我们很晚才得到它们。测试设备一进来，我们就得改变一堆设计。幸运的是，我们一直在为这种可能性做准备。但是，如果我能从头来过，我会从第一天就把它记下来。
莱司利:
好的。那么VOX呼吸机的下一步是什么呢?这是你要生产的东西吗?
丹尼尔Zarem:
所以在这一点上，比赛组织者已经在南非找到了一个制造商。他们正在审查我们的专利文件和整个系统，并准备生产。所以，我们现在有点安静，等着他们完成对所有东西的审查。然后我们会和他们一起为大规模生产做必要的修改。
莱司利:
然后，这种东西会被卖给医院甚至军队吗?
丹尼尔Zarem:
所以,是的。这是目前仍在研究中的事情，就是弄清楚它的具体发展方向。我知道这个产品的试点将在非洲推出。目前还不清楚具体是哪些国家和医院，但这就是它的起点。当然，在军事上有很多真正有价值的用途;很多不同的国家都是如此。甚至对联合国来说，对许多来自不同国家的不同的人来说，他们需要更多的医疗设备来帮助治疗病人。
Robinson:耶利米
这是一个很重要的问题，因为我认为当我们开始这个项目时，我们不清楚这个世界是否需要这些低成本，快速复制的呼吸机。我得说还不清楚。就像我之前说的，我真的希望这个世界不需要他们。但是，如果我们现在回顾过去，我们本可以做一些事情，但却没有做，我想如果这个世界最终需要那样做，我们会感到真正的遗憾。我们收到了来自不同地方的人的求助。因为我们确实把我们的设计放到了开源社区，作为人们可以参考的设计。我们现在有广告人员表示有兴趣。有些人来自东南亚，南美，当然还有丹尼尔提到的西非。我们的目标不是通过这个项目赚钱。它是为了在整体危机中提供一些帮助。 So, we’re supporting the efforts of others to bring that to market. And, we’ll do what we can to make sure that if it’s needed, that we will be there to help.
莱司利:
至少CAD文件还在。幸运的是，我们正在转向数字化制造，所以如果有需要，设计就已经完成了。
Robinson:耶利米
绝对的。
丹尼尔Zarem:
是的。CAD文件和源代码以及所有的测试协议都是可用的。
莱司利:
是的。你们有谁想对这次经历做最后的评论吗?
Robinson:耶利米
我的意思是，对我来说，其中一件事，当我离开时，我感到非常自豪，当面对外部危机时，有天赋的人可以做什么。走到一起。没有人得到报酬。一开始，当丹尼尔问我，我们是否可以在八个周末的时间里帮忙组装一个功能齐全的呼吸机时，我说，“哇，这真的是不可能的。”但是，这是一个面对危机的创新的真实故事。我认为，特别是在这个时候，当世界上面临这样的事情时，知道这是可能的。知道人们可以走到一起，合作，为他人创新。我认为这对我们和所有人来说都是非常重要的学习。
丹尼尔Zarem:
是的。我完全同意。你知道，和我们聚集的团队一起工作是非常了不起的，我们的部分团队在西雅图、旧金山和旧金山湾区。这一切都是从在家工作开始的。所以，在其他人的工作和调整如何有效地在家工作的基础上，团队中的每个人都站出来了，因为他们真的很关心并想要确保我们在做一些事情来帮助他们。我认为很多设计师和工程师都非常想采取行动，做出一些东西来帮助解决当前的问题。而且，这只是一个很好的例子，说明有那么多人如此迫切地想要做这件事，并为此付出了他们的全部，以至于我们能够在很短的时间内完成很多事情，在我们的日常工作之外。我很感激能和这么多人一起工作。我觉得这很有力量，你知道吗?看看一群真正想做很多事情的人能做些什么。
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