繼台灣「口罩國家隊」之後,美國也出現了「呼吸器總動員」

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作者:白工/換日線專欄

美國外科醫師,用電腦做「3D 列印口罩」

「嘿,你知道什麼是『3D 列印口罩』嗎?」總是用犀利提問,磨練我各種即戰能力的老闆,在例行性的早晨報告時問我。

當下,我心想:3D 列印口罩?有這種東西!?

雖然飲恨這次沒有順利接球,我還是憑著過往經驗與推理,預測製作 3D 口罩的可行性,還有可能遇到的問題。老闆聽完不置可否,只是淡淡回應:「是嗎?不論如何,你先研究看看,再跟我報告吧。」

當老闆前腳一離開辦公室,我後腳馬上打開我的 Mac,開始搜尋相關資訊,果然發現了一則相關新聞──來自紐約 Billings Clinic 的神經外科醫師 Dr. Dusty Richardson 在網路上發表了 3D 列印口罩的 CAD(Computer Aided Design,指「電腦輔助設計」),從製作方法到口罩密合度測試都有。

一開始覺得這麼方便的設計,當然要做!但步入到規劃階段後,卻越想越不利:對一個中小型公司,產品開發仰賴與其他業主的互助合作。這個時間點,要立即購買一台工業規格的 3D 印表機,再加上現有設計圖的規格,一個口罩可能需要花上數小時的時間製作。回報給老闆後,就差不多知道這個點子已胎死腹中了。

麻省理工志願團隊,迅速開發呼吸器

3D 列印口罩不是這次疫情跨界開發的唯例──台灣有熱血工程師製作口罩地圖、工具機工會與政府建立口罩產線;相同地,在跨越時空兩個月後的美國,為了協助物資短缺造成的慘況,美國從學界、業界到社區的「工程魂」也都甦醒了!

MIT(麻省理工)在 3 月 26 日發布了一則令人振奮的新聞:一群由志願者組成的團隊,以 MIT 作為據點,在 3 月中響應醫療機構對呼吸器的需求,開放了呼吸器的製作方法,包含負壓原理與設計組裝圖。從一開始只是 Google Doc 上的說明文,到現在已升級為一個井然有序的網站──前後時間不到兩個禮拜。如果看看底下的留言,會發現有上百條留言,來自心急、想幫忙的各規模企業與民眾,密集的提出各式相關疑問與改良建議。

這麼快速開發出來的呼吸器,其實始於一個 2010 年的學生專題:當時,一組學生在 MIT Class 2.75 醫療裝置設計裡,試著以「解決開發中國家呼吸器短缺」為命題,設計一套 100 元內就能建置的呼吸器。雖然這項點子並沒有通過原型(Prototype)階段,但其他學生團隊也陸陸續續沿用了這個點子,提出一代比一代更好的作品。於是,在今年 3 月中遇到緊急需求要開發時,開發人員已經有足夠資源快速架構了。

一群由志願者組成的團隊,以 MIT 作為據點,在 3 月中響應醫療機構對呼吸器的需求,開放了呼吸器的製作方法,包含負壓原理與設計組裝圖。圖/MIT NEWS
一群由志願者組成的團隊,以 MIT 作為據點,在 3 月中響應醫療機構對呼吸器的需求,開放了呼吸器的製作方法,包含負壓原理與設計組裝圖。圖/MIT NEWS

三大老牌聯手,挑戰單月生產五萬呼吸器!

身為美國老字號的車廠福特(Ford),在 3 月 30 日宣布,因應這次政府號召,他們將與醫療器材業者愛龍(Airon Corp),和以做電器出身的奇異公司(General Electric Company)子企業 GE Healthcare 合作,在一個月內完成首月生產 50,000 台呼吸器此一「不可能任務」。寫到這裡,不知道讀者會不會想:車廠的產線為什麼能做呼吸器?

這看起來風馬牛不相干的兩項產品,其實背後原理十分相似:做車要重視的是如何用有限資源、有限油量,造就最強馬力的馬達,與最穩定的控制系統;而做呼吸器重視的是如何用省錢材料、有限電源,造就最輕量的馬達打氣球,與最穩定的氣流控制系統。聽到這裡有沒有覺得兩者實際上像是「老虎」與「貓」的差距?

其實這已不是福特第一次投身醫療器材製作了。過去面對早產兒死亡與小兒麻痺症,福特就曾與醫院合作,分別製造出了「可攜性保溫箱」(Portable Incubator)與「鐵肺」(Iron Lung)。雖然鐵肺在 7 年後因小兒麻痺疫苗的出現而失去了市場,但在那 7 年中,他是灰燼裡的火光──你知道它不久會熄滅,但它存在。而姑且不論福特在競爭激烈的汽車製造業裡經歷過什麼樣的興衰,它從汽車研發中累積出的實力,都成為這次可以迅速動員起來的力量。

民間力量不落人後:工程師超高工時無償支援

而根據《Vox》3 月 25 日的報導,一批民間團體比學界與業界更早加入了戰局。我想在這可能是在學界、業界與民間三者之中,最讓我感動的、也最早行動的一個。一名機器學習的自由工作者 Charles He,在肺炎蔓延美國之前,提前到超市囤好了食物,準備好閉關,並在房間裡用 Slack 創立了一個頁面。

這個名為 Helpful Engineering(下稱 HE)的頁面,現在已經累計超過 1 萬 6,000 名的志願者加入,大多數的志願者為 ME(機械工程師)與 EE(電機工程師),但不侷限於此。每到下班時間,這些志願者都會登陸到 HE 頁面。頁面上,從自介到專題頁面,每個專欄總是幾十個、幾十個地跳,內容包括:

「嘿,我這邊想要做呼吸器,我有些想法⋯⋯」

「謝謝大家的努力,今天專案已成形。如果大家都使用同款連接器進行設計,中間的連接應該不會有問題。」

「嗨,我在 AutoCad 工作,有專業問題可以找我。」

一群工程師利用下班時間,靠自己的專業建構出無數的想法。有些工程師甚至是從零開始學起,到目前已經有模有樣。有一度,版主甚至得呼籲大家務必記得休息──因為,有些工程師為了將設計稿與測試趕出來,每天在板上工作 16 小時之久。

許多發明雖然符合需求,但想通過美國食品藥品監督管理局(U.S. Food and Drug Administration,以下簡稱 FDA) 審核、確認安全無虞可不容易。沒有 FDA 的保障,對醫護人員也會面臨無法使用的困難。幸好 FDA 在 3 月 22 日發布了一項針對 COVID-19 疫情的緊急條款:一切有關呼吸器與呼吸相關器材,均會以最快速的方式進行審核。

到截稿時間為止(4 月 16 日)確診人數已累計 64 萬以上、死亡人數達兩萬八的美國,正想辦法以自己的方式站起來,不分領域、不藏私的合作。無論在美國或是台灣,民間力量、政府力量與產業界力量的結合,創造出高度的製造效率與強大的防禦能力。也許,我們總是在最壞的年代,看到最耀眼的光芒。

※本文由換日線網站授權刊載,原標題為《 產官民攜手創造奇蹟!繼台灣「口罩國家隊」之後,美國也出現了「呼吸器總動員」》,未經同意禁止轉載

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作者簡介:

這個社會,缺了任何一個「一」就是白工。相信共享,自由意志與熱情的力量。沒有什麼遠大的志向,只要能夠一輩子做工程師,邊做工作邊用工程的角度探索世界就滿足了。上至外空科技,下至製陶古法。但最喜歡的還是在醫療裡做小小的黑手,在白色巨塔旁修機電。

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