모두가 함께 모입니다. Duke의 모든 곳에서 코로나19 엔지니어링 대응 팀이 모입니다.

더럼 – 2020년 초, Alejandro Pino 박사의 관심은 Duke University School of Medicine에서 호흡기 질환 및 중환자 치료 펠로우십을 추구하는 동시에 막힌 부분을 스스로 풀 수 있는 공급 튜브를 설계하고 특허하는 데 집중되었습니다.

불과 몇 달 후, 새로운 코로나바이러스가 세상을 뒤집어 놓았고, 급식 튜브는 더 이상 피노의 가장 시급한 프로젝트가 아니었습니다.

듀크 대학 병원에서 코로나19 환자를 돌보기 위해 최전선에서 근무하면서 훨씬 더 많은 시간을 순환 근무로 보내고 있는 피노는 “연구에 종사하던 우리 동료 모두가 위기 상황을 돕기 위해 투입됐다”고 말했다. “그리고 우리 중 누구도 가족이나 친구를 볼 수 없습니다. 나는 매일 코로나19 환자들과 함께 일하고 있고 다른 사람들을 위험에 빠뜨리고 싶지 않기 때문에 개를 산책시키는 것만으로도 죄책감을 느낍니다. 처리해야 할 일이 너무 많아요.”

그러나 Pino는 창의적인 작업을 완전히 포기하지 않았습니다. 대신 혁신적인 캠퍼스 전체 파트너십 덕분에 그는 환자와 자신 및 동료 의료 종사자를 보호하는 데 도움이 되는 솔루션을 설계하는 희망적인 작업으로 전환했습니다.

“연구에 종사하던 우리 동료들은 모두 위기 상황을 돕기 위해 투입되었습니다. 그리고 우리 중 누구도 가족이나 친구를 볼 수 없습니다. 나는 매일 코로나19 환자들과 함께 일하고 있고 다른 사람들을 위험에 빠뜨리고 싶지 않기 때문에 개를 산책시키는 것만으로도 죄책감을 느낍니다. 처리해야 할 일이 너무 많아요.”

피노(Pino)는 펠로우로서 급식 튜브 혁신에 힘쓰고 있었습니다. 듀크 디자인 건강 프로그램는 Duke Engineering이 주도하는 대학 차원의 이니셔티브로 학제간 학생들로 구성된 팀을 임상 환경으로 가져와 이전에 충족되지 않은 과제를 적극적으로 식별, 검증 및 해결합니다. 그의 초점이 바뀌었지만 Pino와 엔지니어링 동료와의 협력은 지난 한 달 동안 더욱 강력해졌습니다. 그와 다른 Design Health 동료들은 새로운 요구 사항을 신속하게 해결하려는 엔지니어와 그들이 도우려는 임상의 사이의 직접적인 연결 고리 역할을 하기 때문입니다. .

Duke Design Health, Duke MEDx 및 Duke Engineering Entrepreneurship(EngEn)과 같은 캠퍼스 간 협업을 통해 이미 구축된 강력한 기반을 바탕으로 교수진, 교직원 및 학생들이 Duke의 새로운 코로나19 엔지니어링 대응팀을 신속하게 구축했습니다.

구성 후 4주 이내에 팀은 문제 발견부터 현장 테스트 및 문서화를 갖춘 신속한 프로토타입 제작, 간병인에게 최종 솔루션 제공에 이르기까지 엔지니어링 과제를 실행하는 완전한 운영 파이프라인을 통합했습니다. 그들은 이미 대량 생산 중인 3D 프린팅 안면 보호대와 기존 정형외과 수술용 가운/헬멧을 최고 수준의 보호 기능을 제공하는 전동식 공기 여과 양압복으로 전환하는 데 도움이 되는 3D 프린팅 부품이라는 두 가지 제품을 완성했습니다. 간병인이 할 수 있습니다.

그리고 7개 이상의 팀이 다양한 과제를 해결하기 위해 노력하고 있으며 이제 시작에 불과합니다.

스레드를 웹으로 회전시키기

코로나19 엔지니어링 대응팀은 빠르게 통합되면서 다양한 도움 요청을 통해 시작되었습니다. Duke's Innovation Co-Lab의 수석 엔지니어이자 제조 설계자인 Chip Bobbert는 Co-Lab의 다양한 3D 프린터를 사용하여 안면 보호대를 만드는 방법에 대해 접근했습니다. 듀크 엔지니어링(Duke Engineering)의 기업가 정신 담당 부학장인 Ken Gall은 수술용 가운을 전동식 공기 정화 호흡기(PAPR)로 바꾸는 아이디어로 접근했습니다. 생의학 공학 부교수이자 Duke Design Health 이사인 Eric Richardson은 Fortune 50대 기업으로부터 저비용 인공호흡기를 생산하는 방법을 알아내기 위해 연락을 받았습니다.

다른 학교에서는 이러한 프로젝트와 기타 새로운 프로젝트가 별도의 경로로 계속되었을 수도 있습니다. 그러나 Duke Engineering과 Duke School of Medicine 및 School of Nursing을 연결하는 수많은 관계와 프로그램이 있기 때문에 자원을 모으는 기회는 간과되지 않았습니다.

Vinik의 Ravi Bellamkonda에 대해 Richardson은 "[사회적 거리두기를 위해] 모든 것이 문을 닫은 후 주말에 Ravi 및 Ken과 전화 통화를 했고 우리는 이러한 모든 프로젝트를 응집력 있는 노력으로 공식화해야 한다는 것을 깨달았습니다."라고 말했습니다. 프랫 공과대학 학장. "주말까지 우리는 특정 프로젝트에 집중하기 위해 팀을 조정했습니다."

이 단계는 매우 중요했습니다. 완제품을 향해 맹목적으로 터널을 질주하는 대신 Richardson, Gall, Paul Fearis가 이끄는 코로나19 엔지니어링 대응팀은 한 발 물러서서 의료 시스템의 기존 네트워크를 통해 접근하고 문제가 무엇인지 파악하는 데 일주일이 걸렸습니다. 우선 순위가 정말 필요했습니다.

"전 세계가 PPE, 인공호흡기 등에 대한 수많은 요청을 처리하기 위해 머리를 맞대고 있는 동안, 우리는 숨을 고르고 속도를 늦추고 신속하게 병원과 대화하기로 결정했습니다."라고 선배인 피어리스(Fearis)는 말했습니다. 의생명공학을 강의하고 있는 펠로우. “우리가 해야 할 일은 길을 건너가서 '이게 진짜인가요?'라고 묻는 독특한 위치에 있습니다. 무엇이 정말로 도움이 될까요? 그러면 얼마나 좋아야 합니까?' 그리고 우리는 병원에서 다시 약혼을 하게 되었는데, 이것이 우리가 바퀴를 돌릴 필요 없이 실제로 견인력을 제공한 것입니다.”

Duke의 엔지니어링과 의과대학의 공동 이니셔티브인 Duke MEDx의 전무이사인 Donna Crenshaw는 "우리의 대응이 매우 잘 조직되었다는 사실은 공과대학과 의과대학이 은유적으로나 물리적으로 서로 매우 근접해 있기 때문에 전적으로 가능합니다"라고 말했습니다. 학제간 협력을 촉진하는 의과대학. “이미 우리 사이에는 너무나 많은 의사소통 채널이 존재했습니다. 그것이 없었다면 우리가 몇 주 안에 정리한 것을 정리하는 데 몇 달이 걸렸을 것입니다.”

점점 더

요구 사항을 평가하고 실무 그룹을 구성한 후 코로나19 엔지니어링 대응팀이 작업에 착수했습니다. 팀이 결성된 지 3주도 채 안 되어 완성된 프로젝트가 이미 출시되고 있었고 새로운 프로젝트도 곧 시작되었습니다.

실현된 첫 번째 프로젝트는 3D 프린팅 안면 보호대에 대한 기존 계획을 조정하여 현지 회사에서 대량 생산할 수 있도록 하는 것이었습니다. 약 100개의 디자인을 테스트한 후 Bobbert가 이끄는 팀은 충격에 강한 경량 플라스틱 조각인 레이저 절단 폴리카보네이트 렌즈에 부착하면 안면 보호막을 형성하는 3D 프린팅 헤드밴드의 프로토타입을 개발했습니다.

그 과정에서 부교수이자 Elizabeth C. Clipp 간호학 임기 의장인 Ryan Shaw의 지원을 받아 24명 이상의 Duke 간호사, 간호 대학원생 및 의료 전문가들이 시뮬레이션 실험실에서 3D 프린팅된 안면 보호대를 테스트하고 결정했습니다. 안전 기준을 충족했으며 재사용을 위해 위생처리가 가능했습니다. 다른 장치의 테스트 및 검증을 위한 유사한 노력도 진행 중입니다.

Gall은 “안면 보호대가 나왔을 때 많은 사람들이 정말 놀랐던 점은 우리가 이에 대해 테스트를 했다는 것입니다.”라고 말했습니다. “많은 장소에서 이미 온라인에서 제작한 안면 보호대 사진을 갖고 있었습니다. 우리가 제품을 꺼내는 데 시간이 약간 더 걸렸지만 테스트는 다른 사람들이 수행한 것과 비교하여 차별화되었습니다. 그리고 테스트가 중요합니다. 큰 변화를 가져왔습니다.”

빛을 본 두 번째 프로젝트는 수술용 헬멧에 필터를 장착하여 전동 공기 정화 호흡기(PAPR)로 전환할 수 있는 3D 프린팅 장치였습니다. 의료 종사자의 얼굴을 완전히 덮는 재사용 가능한 호흡보호구 후드와 필터나 카트리지를 통해 공기를 끌어당겨 보호복의 환기, 통기성 및 바이저를 깨끗하게 유지하는 배터리 구동식 송풍기가 포함된 PAPR은 최고 수준의 건강 보호 기능을 제공합니다. 간병인. 이는 삽관 환자와 같은 보다 침습적인 시술을 수행하는 의료 종사자가 선호하는 PPE입니다. 현재까지 97개 이상의 그룹이 라이센스에 액세스했으며 미국, 캐나다, 호주, 노르웨이 및 영국의 34개 그룹이 디자인과 지침을 다운로드하여 1년 동안 무료로 사용할 수 있습니다.

팀은 원래 필요성과 가능한 솔루션을 가지고 접근했던 Duke 정형외과 척추외과 의사 Melissa Erickson의 리더십과 지도하에 PAPR용 3D 프린팅 부품을 개발했습니다.

Erickson은 “인공관절 수술 중에 착용하는 헬멧을 보고 '이것을 다른 용도로 사용할 수 있을까?'라고 궁금해하기 시작했습니다."라고 말했습니다. "국가적으로 PPE와 PAPR이 부족한 경우 병원에 많이 있는 것을 사용하고 의료 종사자를 위해 보유하고 있는 개인 보호 장비의 양을 늘릴 수 있도록 개조할 수 있습니다."

모두가 손을 잡고

코로나19 공학대응팀도 가능한 모든 도움을 받아 공과대학 학부생들의 재능에 의지하고 있다.

과정과 인턴십을 통해 실용적인 설계 경험을 제공하는 Duke Biomedical Engineering Fellows 프로그램의 주니어들은 여러 프로젝트에서 중요한 역할을 하고 있습니다. 예를 들어, 디자인 펠로우인 Spencer Moavenzadeh는 CAD 응력/변형 분석을 사용하여 안면 보호대 프레임을 시뮬레이션하고 이를 강화하는 방법을 제안했습니다.

"저는 또한 저자원 인공호흡기 설계를 연구하는 후배 팀을 보유하고 있습니다."라고 프로그램 리더이자 생의학 공학 실습 부교수인 Mark Palmeri 박사가 말했습니다. “오픈 소스 AMBU-bag 기반 인공호흡기에 대한 많은 디자인이 있지만 많은 디자인이 목표를 놓치고 견인력을 얻지 못했습니다. 이 그룹은 그러한 노력으로부터 배우고 실제로 유용한 것을 제안하려고 합니다.”

한편, 기계 공학 캡스톤 디자인 과정을 이수 중인 3학년생인 Max Sondland와 Dimitrios Bailas는 교사로부터 환자를 치료할 수 있는 보다 안전한 공간을 만드는 데 도움을 달라는 요청을 받았습니다. 정상적인 코스 로드 외에도 두 사람은 수술 레지던트 Konstantinos Economopoulos가 이끄는 팀과 협력하여 임상의의 위험을 줄이면서 치료 위치를 확장하는 음압 환자 격리 텐트의 프로토타입을 제작하고 테스트해 왔습니다. 간호대학의 건강 혁신 연구소와 협력하여 팀은 듀크 대학 병원 길 건너편에 있는 장치의 프로토타입을 제작할 수 있습니다. 이를 통해 현직 임상의가 쉽게 액세스하여 피드백을 제공할 수 있습니다.

Gendell Family 기계 공학 및 재료 과학 실습 부교수인 Neal Simmons는 "그들은 환기 시스템을 개발하는 데 매우 효과적이었으며 아이디어에서 테스트까지 일주일 이내에 완료했습니다."라고 말했습니다. “그들의 지성, 기술, 노력이 없었다면 이 아이디어를 이렇게 빠르고 효과적으로 개발할 수 없었을 것입니다.”

그러나 다른 팀에서는 두 명 이상의 환자가 단일 인공호흡기와 삽관 에어로졸 쉴드에 접근할 수 있도록 하는 3D 프린팅된 "스플리터"를 연구하고 있습니다. 이러한 모든 프로젝트를 계속 진행하는 것은 Duke의 규제 업무 및 품질 사무국 부국장인 Erika Segear입니다. 그는 규제 전문 지식을 제공하고 각 장치에 제공되고 전국의 다른 팀과 공유될 사양 및 테스트 정보를 설명하는 문서를 작성하고 있습니다.

그리고 아이디어와 장치가 계속 등장합니다.

“매우 재능이 있는 사람들과 함께 일하고 시급하고 의미 있는 목표를 가지고 일하는 것은 즐겁습니다. 우리 모두가 지쳤다고 생각하지만, 우리가 영향을 미치고 있다고 느낍니다.”라고 Richardson은 말했습니다.

간호학 교수인 Margie Molloy는 Ryan Shaw 교수가 이끄는 듀크대학교 간호대학 건강 혁신 연구소에서 프로토타입을 테스트하고 있습니다.

단기 및 장기 투자

Gall에 따르면, 이 모든 퍼즐을 하나로 묶는 핵심 조각 중 하나는 Duke University School of Medicine의 외과학과장인 Allan Kirk에게 큰 부분 감사를 표하는 자금 지원입니다.

Gall은 “Allan과 나는 이웃이어서 자주 만납니다.”라고 말했습니다. “우리는 안전한 거리에서 이야기를 나누었고 그는 병원이 직면하고 있는 긴급한 필요 사항에 대해 나에게 말했습니다. 우리가 제품을 만들고 자재를 구매하기 시작했을 때 저는 Allan에게 접근했고 그는 즉시 도움을 주기 위해 개입했습니다. Surgery의 넉넉한 재정 지원 덕분에 우리는 프로젝트를 더욱 가속화할 수 있었습니다.” Health System의 수술 전후 기업도 즉각적인 지원을 받았습니다.
Eric Richardson은 Melissa Erickson 박사와 함께 자신이 디자인하고 제작하는 데 도움을 준 PAPR을 시험해 봅니다.

예를 들어, 코로나 엔지니어링 대응팀은 자금 조달에 대한 걱정 없이 고온 피자 오븐을 구입하여 안면 보호대를 가열하고 구부려 3D 프린팅된 머리띠에 맞출 수 있었습니다. 그룹의 모든 구성원은 모든 학장과 부서장이 이러한 프로젝트에 시간을 집중할 수 있도록 지원하는 것이 중요하다는 데 동의합니다. 그들은 또한 이렇게 빠르게 진행되는 대규모 노력을 가능하게 하는 최초의 투자가 수년 전으로 거슬러 올라간다는 데 동의합니다.

MEDx는 Sally Kornbluth 교장의 지원을 받아 의과대학 및 Pratt 공과대학의 미래 지향적인 리더들이 2015년에 구축했습니다. 이 이니셔티브는 두 학교 사람들 간의 새로운 협력을 촉발하는 새로운 공동 연구 프로젝트, 교육 기회 및 이벤트에 대한 초기 자금을 제공함으로써 협력과 팀 과학을 촉진합니다.

성공적인 아이디어를 시작할 수 있는 기술 자원, 프로그래밍 및 시설을 갖춘 커뮤니티 메이커 공간인 Duke Innovation Co-Lab은 2016년에 80개 이상의 3D 프린터로 가득 차 시작되었습니다. Duke는 또한 디자인에 관심을 돌리고 교수진을 모집하고 1학년 과정을 제공하여 생의학 공학 전담 의료 기기 디자인 석사 인증서를 취득했습니다. 더욱 최근에 Duke Engineering은 Duke Engineering Entrepreneurship(EngEn)을 출시했습니다. 이 프로그램에는 교수진, 학생 및 교직원을 위한 다양한 교육 기회, 프로그램 및 리소스에서 강사, 멘토 및 리더로 일하는 숙련된 기업가 팀이 포함되어 있습니다.

EngEn의 공동 대표이자 부이사인 Gall은 “지난 몇 주 동안 우리가 기울인 모든 노력의 씨앗은 이번 위기 이전에 놓여졌으며 새로운 리더십이 그 가치를 깨닫는 가운데 육성되고 성장해 왔습니다.”라고 말했습니다. MEDx. "이 프로그램은 현재 듀크에 있는 코로나19 엔지니어링 대응팀의 대부분을 직접적으로 책임지고 있습니다."

“교육에 깊은 관심을 갖고 있는 고도로 재능 있는 설계 엔지니어를 채용하고 그들이 '자기 조직'하여 위대한 일을 할 수 있도록 허용하는 우리의 전략은 현재 Duke EngEn과 코로나19로 조직된 Duke의 근본적인 지적 역량을 구축했습니다. 19 엔지니어링 대응 팀”이라고 Bellamkonda가 말했습니다. “우리는 코로나19를 예상할 방법이 없었지만, 듀크 헬스(Duke Health) 동료들을 지원하는 듀크의 코로나 대응의 최전선과 중심에 서게 되었습니다. 이 '드림팀'이 활동하는 모습을 보는 것은 정말 기쁩니다. 그들이 똑똑하기 때문만이 아니라 세상을 더 좋게 만드는 데 깊은 관심을 갖고 있기 때문입니다.”

놀라운 인간

그럼에도 불구하고 코로나19 엔지니어링 대응팀의 민첩성을 진정으로 이해할 수 있는 것은 현재 및 이전 Duke Design Health Fellows를 통해서일 것입니다.

가장 최근의 펠로우 클래스(대부분 의료 레지던트, 간호 박사 과정 학생, 공학 대학원생)는 2019년 8월 Design Health 부트 캠프에서 시작하여 Duke Health 임상 환경에서 관찰 연구를 수행하여 충족되지 않은 사항을 식별하도록 교육을 받았습니다. 필요합니다. 그해 여름과 다음 학기 동안 펠로우들은 디자인과 비즈니스 프로세스를 배웠고, 그들이 파악한 요구 사항을 해결하기 위해 대학 전체의 학생들로 구성된 팀을 옹호했습니다.

그러다가 코로나19가 닥쳤습니다. 병원에서 전화가 걸려왔고 Pino, Economopoulos, 심장외과 레지던트이자 생체의학 공학 박사 학위를 추구하며 Design Health 프로그램의 고문인 Muath Bishawi와 같은 동료들이 다시 임상의로 전환했습니다. 박사 학위를 마무리하는 과정에서 숙련된 간호사인 동료 Jackie Vaughn은 Bishawi, Konstantinos, Alejandro 및 나머지 태스크 포스 팀을 위해 병원 전체의 장벽을 허물고 문을 열기 시작했습니다.

“문자 그대로 하루아침에 그들은 우리 학생에서 생명을 구하는 사람으로 변했습니다. 동시에 우리가 그들에게 준 렌즈를 통해 병원에서 나타나는 실시간, 실제 요구 사항을 파악하고 태스크 포스로 다시 데려와 작업에 착수했습니다. 문제를 해결하는 데 주력하고 있어요.” Fearis가 말했습니다. “솔직히 그들은 놀라운 인간들이다.”

환자나 임상의가 말하는 것과 기술로 무엇을 해결할 수 있는지에 관계없이 환자나 임상의의 진정한 요구를 이해하도록 훈련받은 이 "놀라운 인간"은 집중 치료에 대한 코로나19 엔지니어링 대응팀의 눈과 귀입니다. 유닛 바닥.

Pino는 “의사로서 우리는 환자 관찰과 신체 검사, 그리고 그로부터 결론을 도출하는 방법에 대해 많은 것을 배웁니다.”라고 말했습니다. "Design Health 프로그램에서 가장 도움이 된 점은 엔지니어링 또는 혁신가의 관점에서 관찰하는 방법을 배우고, 환자를 위한 솔루션을 찾고 심지어 이미 존재하는 솔루션에 의문을 제기하는 방법을 배운 것입니다."

팬데믹이 얼마나 오래 지속될지에 대한 징후가 거의 없기 때문에, 그들의 삶이 언제 정상적인 모습으로 돌아올지 아무도 모릅니다. 그러나 각각의 문제가 확인되고, 각각의 혁신이 테스트되고, 각각의 문제가 해결됨에 따라 코로나19 엔지니어링 대응팀에 관련된 모든 사람들은 세상이 조금 더 가까워지도록 돕고 있다는 느낌을 받습니다.

그리고 빠를수록 좋습니다. 누구도 자신의 친구나 가족이 위험에 빠지는 것을 원하지 않습니다.

“우리는 많은 '학생'을 상대하지만 어젯밤에 농담하거나 비판했던 학생이 문자 그대로 오늘 아침 자신의 삶을 위험에 빠뜨렸다는 사실을 알게 되면 정말 가슴이 뭉클해집니다. 그게 그들이 하는 일이니까요.” Fearis가 말했습니다. “내 생각에 그들은 우리를 '교수'로서 존경하지만, 우리가 그들을 인간으로서 존경하는 것만큼은 전혀 없습니다."

(다) 듀크대학교

원본 기사 출처: WRAL TechWire