NASA NASA นำทัพวิศวกรพัฒนาทุกอุปกรณ์ที่จะช่วยบรรเทาการระบาดของ COVID-19
NASA นำทัพวิศวกรพัฒนาทุกอุปกรณ์ที่จะช่วยบรรเทาการระบาดของ COVID-19

Chottiwatt Jittprasong

NASA นำทัพวิศวกรพัฒนาทุกอุปกรณ์ที่จะช่วยบรรเทาการระบาดของ COVID-19

April 25, 2020

หลังจากการเข้ามามีส่วนร่วมของ NASA ในการบรรเทาวิกฤตการระบาดของ SARS-CoV-2 ด้วยการนำ Supercomputer Pleiades เข้าร่วม COVID-19 Performance Computing Consortium ซึ่งถือเป็นการเปิดสงครามของ NASA กับ COVID-19 Pandemic เป็นครั้งแรก แต่ในปัจจุบันสถานการณ์การระบาดของ COVID-19 ดำเนินมาถึงจุดที่หน่วยงานทุกแขนงผู้คนทุกอาชีพต่างต้องร่วมมือกันเป็นส่วนหนึ่งในการหยุดยั้งการระบาดของ COVID-19

แต่ดูเหมือนว่าสถานการณ์ของ COVID-19 จะยังเลวร้ายลงเรื่อย ๆ ทั้งอุปกรณ์การแพทย์ที่เริ่มไม่เพียงพอ ทั้งบุคลาการทางการแพทย์ที่เริ่มจะหมดแรง เมื่อมันดำเนินมาถึงจุดนี้ เมื่อวันที่ 1 เมษายน 2020 NASA ประกาศเปิดตัว Platform [email protected] เพื่อระดมสมองผู้คนทั่วโลกให้มาเสนอแนวคิดและนวัตกรรมที่จะช่วยบรรเทาการระบาดของ COVID-19 มากกว่า 250 นวัตกรรมถูกเสนอให้ NASA และเมื่อวันที่ 24 เมษายน 2020 อ้างอิงจาก Press Release 20-046 ของ NASA ผอ. ของ NASA Jim Bridenstine ได้ประกาศแถลงการณ์ฉุกเฉินแสดงจุดยืนของหน่วยงานอิสระอย่าง NASA ต่อการระบาดของ COVID-19

NASA’s strength has always been our ability and passion – collective and individual – for solving problems. All the work being done shows how NASA is uniquely equipped to aid in the federal response to coronavirus by leveraging the ingenuity of our workforce, mobilizing investments made in the U.S. space agency to combat this disease, and working with public and private partnerships to maximize results.

Jim Bridenstine, NASA Administrator

ก้าวแรกของวิศวกร NASA สู่สงครามกับ COVID-19

ในสงครามนี้เราไม่ได้ใช้รถยานเกราะ เราไม่ได้ใช้เรือดำน้ำ เราไม่ได้ใช้เรือยกพลขึ้นบก เราไม่ได้ใช้ทหาร เพราะเราใช้สมองและความคิด ไม่ได้จำกัดว่าเราใช้สมองหรือความคิดใครเพราะเราใช้ของทุกคนในสงครามครั้งนี้ทุกคนมีส่วนร่วมในการหยุดยั้งการระบาด

อ้างอิงจาก Press ของ NASA ในวันที่ 18 เมษายน 2020 ศูนย์วิจัย NASA Armstrong Flight Research Center ซึ่งเป็นศูนย์วิจัยขนาดใหญ่ของ NASA ศูนย์วิจัยนึงประกาศเข้า Task force ในเมือง Los Angeles, California ซึ่งเป็นการระดมกำลังกันของทุกคนไม่จำกัดอาชีพมาช่วยในการบรรเทาการระบาดของ COVID-19 ศูนย์วิจัย Armstrong ได้เข้าไปเป็น Partner กับโรงพยาบาล Antelope Valley ซึ่งตั้งอยู่กลางเมือง Lancaster และยังได้ Partner กับบริษัทอย่าง The Spaceship Company (TSC), Virgin Galactic และ Antelope Valley College โดยไม่สนว่าจะเป็นหน่วยงานเอกชนหรืออะไรก็ตามเพื่อช่วยคิดค้นนวัตกรรมที่จะช่วยแก้ปัญหาการขาดอุปกรณ์ทางการแพทย์ในปัจจุบัน

ระหว่างการประกาศ Press release เมื่อวันที่ 18 เมษายน 2020 โดย ผอ. ของ NASA Jim Bridenstine เขากล่าวว่า “NASA ไม่ได้เป็นแค่นักวิทยาศาสตร์ วิศวกร และนักสำรวจ แต่เราคือเพื่อนบ้านและสมาชิกของชุมชนทั่วประเทศ” และ “ในเวลานี้ มันเป็นสิ่งสำคัญที่เราจะช่วยนำความรู้ความชำนาญของพวกเราทุกคนและทำทุกสิ่งทุกอย่างที่จะช่วยเพื่อนบ้านของเรา ชุมชนของเรา และประเทศของเรา”

Mike Buttigieg วิศวกรของ NASA ขณะกำลังสร้าง Oxygen hood – ที่มา NASA/Carla Thomas

วิศวกรของ NASA จำนวนมากร่วมทำงานกับผู้เชี่ยวชาญทางการแพทย์ในโรงพยายาลเพื่อที่จะสร้าง Prototype ของ Oxygen hood ซึ่งเป็นหนึ่งในอุปกรณ์ ไว้ให้ผู้ป่วย COVID-19 เพื่อป้องกันการแพร่เชื้อ และทำหน้าที่เป็นเหมือนเครื่องช่วยหายใจ CPAP (Continuous Positive Airway Pressure) เพื่อช่วยให้ผู้ป่วยหายใจได้ง่ายขึ้นเวลาที่ปิดของผู้ป่วยเริ่มไม่สามารถทำงานได้เต็มประสิทธิภาพแต่ยังมีอาการที่ไม่รุนแรงมากและยังไม่จำเป็นต้องใช้เครื่องช่วยหายใจ เพื่อลดโอกาสที่ผู้ป่วยจะต้องใช้เครื่องช่วยหายใจจริง ๆ ที่มีไม่พอซึ่งผ่านการทดสอบเป็นที่เรียบร้อยแล้วและกำลังเริ่มผลิตชุดแรกเป็นจำนวน 500 ชิ้นในโรงงานของ TSC

Mike Buttigieg วิศวกรของ NASA (ด้านซ้าย) และ Dr. Daniel Khodabakhsh จากโรงพยาบาล Antelope Valley ใน California – ที่มา NASA/Carla Thomas

นอกจากนี้วิศวกรของ NASA นำโดย Allen Parker ของ Armstrong research center ได้สร้างอุปกรณ์ที่เป็นเหมือน Hood ไว้สำหรับให้บคุลากรทางการแพทย์ใส่ให้ผู้ป่วยเพื่อป้องกันการแพร่เชื้อในขณะที่ถูกออกแบบให้สามารถรักษาได้ตามปกติ นอกจากนี้ที่ศูนย์วิจัย Glenn Research Center ในรัฐ Ohio ร่วมกับบริษัท Ohio Emergency Products and Research ได้พัฒนาอุปกรณฺสำหรับการ Decontaminate หรือทำความสะอาดพื้นที่ที่ปนเปือนซึ่งแต่เดิมถูกนำไปใช้ในยานอวกาศแต่รอบนี้เอามาใช้ในพื้นที่ที่มีการปนเปื้อนอย่างรถพยาบาลและสถานที่อื่น ๆ ที่เสี่ยงต่อการปนเปื้อนซึ่งมีราคาถูกและมีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมต่ำ อย่าง AMBUStat ซึ่งใช้ในรถตำรวจและพื้นที่ต่าง ๆ ซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่ใช้ฆ่าเชื้อในอากาศ ซึ่ง NASA กำลังระดมวิจัยเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของอุปกรณ์นี้ต่อ COVID-19

ซึ่งหลังจากการพัฒนาเสร็จสิ้นและได้ทำการทดสอบการใช้งานไปเบื้องต้นแล้ว NASA ก็ได้ส่งอุปกรณ์เหล่านี้ไปให้ FDA หรือ อย. ของสหรัฐอเมริกาเพื่ออนุญาติให้ใช้งานเป็นอุปกรณ์การแพทย์ในสถานการณ์ฉุกเฉินได้เมื่อวันที่ 22 เมษายน 2020

JPL ทัพหลักของ NASA กับ COVID-19

วิศวกรของ JPL มากกว่า 100 กับบุคลากรการแพทย์อีกนับไม่ถ้วนไม่ว่าจะเป็นทั้งที่อยู่ในศูนย์วิจัยหรืออยู่บ้าน พวกเขาไม่ได้สร้างเครื่องมือทางการแพทย์ พวกเขาสร้างยานอวกาศ แต่พวกเขารู้ว่าเขาสามารถช่วยได้ เมื่อเดือนที่แล้ววิศวกรจำนวนมากต่างระดมความคิดกันสร้างเครื่องช่วยหายใจแบบใหม่ขึ้นมาที่มีราคาถูกและมีประสิทธิภาพ จากการระดมสมองและความคิดจากผู้คนนับไม่ถ้วนทั้งทางออนไลน์และออฟไลน์ ผลลัพธ์สุดท้ายคือเครื่องช่วยหายใจ VITAL

We usually build spacecraft, not medical devices, but we want to help.

NASA JPL
ความพยายามของวิศวกร JPL ในการสร้างเครื่องช่วยหายใจ VITAL – ที่มา JPL/NASA

เมื่อวันที่ 21 เมษายน 2020 ที่โรงพยาบาลการแพทย์ Icahn School of Medicine ใน Mount Sinai เมือง New York ศูนย์กลางการระบาด COVID-19 ของสหรัฐอเมริกา เครื่องช่วยหายใจที่ชื่อว่า VITAL หรือ Ventilator Intervention Technology Accessible Locally ซึ่งจริง ๆ เน้นที่ชื่อย่อหรือ VITAL ที่หากแปลตามภาษาอังกฤษจะหมายถึงจำเป็นต่อการอยู่รอดนั้นเองผ่านการทดสอบ Critical test โดยบุคลากรทางการแพทย์ใน Icahn School of Medicine ซึ่งเครื่องช่วยหายใจ VITAL ถูกพัฒนาและสร้างโดยทีมนักวิจัยและวิศวกรของ JPL ในเวลาเพียง 37 วันก่อนการทดสอบเท่านั้น

แพทย์ของ Icahn School of Medicine หลังการทดสอบ Critical test ของ VITAL ซึ่งพัฒนาโดย JPL ของ NASA – ที่มา JPL/NASA

ต้องอธิบายก่อนว่าการเสียชีวิตของ COVID-19 ไม่ได้เกิดจากตัวไวรัส SARS-CoV-2 เองแต่เกิดจากสิ่งที่มันทำไว้กับปอดของมนุษย์ เมื่อเราติดเชื้อ SARS-CoV-2 จะเริ่ม Invade cell ของเราเพื่อ Hijack หรือพูดง่าย ๆ ก็คือขโมยเซลล์ของเราไปเป็นโรงงานผลิตไวรัสของมันและมันก็จะทำอย่างนี้ไปเรื่อย ๆ เมื่อจำนวนไวรัสสูงประมาณนึง ภูมิคุ้มกันจะเริ่ม Intervene โดยการส่งเซลล์เม็ดเลือดขาวพวก Lymphocyte เข้าไปที่พื้นที่ติดเชื้อเพื่อเริ่มกำจัดไวรัสทุกรูปแบบไม่ว่าจะเป็น Phagocytosis หรือการใช้สารเคมีที่มีฤทธิ์ทำลายไวรัสจากพวก Neutrophil มาฆ่าไวรัสซึ่งมันไม่ได่ฆ่าแค่ไวรัสมันฆ่าเซลล์เราด้วย เมื่อการติดเชื้อเริ่มรุนแรงขึ้นเรื่อย ๆ เม็ดเลือดขาวในพื้นที่ติดเชื้อเริ่มปล่อยสารกระตุ้นการอักเสบมามากขึ้นอย่าง Chemokines ซึ่งเป็นนึ่งใน Cytokines ที่ใช้กระตุ้นภูมิคุ้มกัน ซึ่งจุดนี้จะเป็นจุดที่การติดเชื้อจะแตกต่างกันออกไปถ้าเกิดภูมิคุ้มกันสามารถควบคุมการติดเชื้อไว้ได้ การติดเชื้อก็จะค่อย ๆ บรรเทาลงแต่ในผู้ป่วยที่มีอาการรุนแรงจนภูมิคุ้มกันเกิดสิ่งที่เรียกว่า Cytokine storm ซึ่งเป็นความพยายามสุดท้ายในการหยุดยั้งการติดเชื้อ ถ้าสำเร็จก็รอดถ้าล้มเหลวภูมิคุ้มกันจะไม่มีแรงพอที่จะทำลายไวรัสอีกต่อไปเมื่อบวกเข้ากับความเสียหายก่อนหน้านี้ที่เกิดจากการติดเชื้อและการโดนลูกหลงของเซลล์บางเซลล์จากภูมิคุ้มกันของเราเอง จะทำให้เซลล์ปอดส่วนใหญ่เสียหายและตายเกิดภาวะปอดบวมหรือ Pneumonia ซึ่งจะค่อย ๆ รุนแรงขึ้นจนเกิดภาวะ ARDS (Acute Respiratory Distress Syndrome) และก็จะค่อย ๆ แย่ลงเพราะการติดเชื้อหยุดไม่ได้ ก็จะค่อย ๆ เกิดภาวะพร่องออกซิเจน (Hypoxia) และ คาร์บอนไดออกไซด์ในเลือดสูง (Hypercapnia) ซึ่งนี่เป็นเหตุผลว่าทำไหมผู้ป่วยต้องการเครื่องช่วยหายใจ หากไม่มีเครื่องช่วยหายใจในที่สุดปอดของผู้ป่วยก็ไม่สามารถแบกรับภาระการหายใจได้อีกต่อไปเกิดภาวะระบบหายใจล้มเหลวและเสียชีวิตจาก Asphyxiation (ขาดออกซิเจน) ในที่สุด

กราฟ Target Subset ของเครื่องช่วยหายใจ VITAL ซึ่งเป็นผู้ป่วย ARDS – ที่มา Caltech

จากจุด ๆ นี้เอง NASA เลยพัฒนาเครื่องช่วยหายใจ VITAL ที่เน้นไปที่การใช้งานแบบอเนกประสงค์ซึ่งสามารถเอาไปใช้ที่ไหนก็ได้เพราะตัว VITAL ถูกออกแบบมาให้ทนน้ำทนฝุ่นทนดินทรายทั้งหลายและเหมาะแก่การเอาไปใช้ในสภาพแวดล้อมอย่างในสถานการณ์ฉุกเฉิน EMS และโรงพยาบาลสนามต่าง ๆ ซึ่งผู้ป่วยไม่สามารถเข้าถึงเครื่องช่วยหายใจแบบปกติได้ นอกจากนี้ VITAL ยังถูกออกแบบมาให้ใช้กับเครื่องจ่ายไฟฟ้าสำรองอย่าง UPS (Uninterruptible Power Supply) ได้อีกด้วน ทำให้ VITAL ง่ายต่อการใช้งานทั้งในสถานที่และนอกสถานที่

วิศวกรของ JPL ขณะกำลังพัฒนาเครื่องช่วยหายใจ VITAL – ที่มา JPL/NASA

ส่วนผู้ใช้งานก็จะเป็นแพทย์ที่ถูกฝึกมาให้ใช้เครื่องช่วยหายใจทั่วไปนั้นเอง เพราะว่า VITAL ถูกออกแบบมาเพื่อให้ใช้งานได้ง่ายเหมือนกับเครื่องช่วยหายใจทั่วไปซึ่งช่วยให้การใช้งานไม่ยุ่งยากและไม่จำเป็นต้องฝึกการใช้งานใหม่ ส่วนการดูแลรักษานั้น VITAL ถูกออกแบบมาให้ใช้ในสถานการณ์ฉุกเฉินจึงสามารถทำงานได้ 24 ชั่วโมงเป็นเวลากว่า 20 วันโดยที่ไม่ต้อง Maintenance และระยะเวลาการใช้งานระยะยาวสูงสุดอยู่ที่ 4 เดือน ส่วนการเก็บรักษาสามารถเก็บได้อย่างน้อย 2 ปี

ซึ่งข้อดีที่ JPL โฆษณาไว้ก็คือว่ามันใช้พวกอุปกรณ์และวัสดุในการสร้างน้อยมากทำให้มีราคาในการสร้างถูก และไม่ใช้อุปกรณ์หรือวัสดุที่กระทบต่อการผลิตเครื่องช่วยหายใจแบบทางการแพทย์ และยังมีระบบ Isolation ซึ่งสามารถแยกอากาศหายใจออกของผู้ป่วยออกจากระบบหมุนเวียนอากาศของ VITAL เพื่อป้องกันการแพร่เชื้อได้ทำให้พร้อมใช้งานทันทีโดยที่ไม่ต้องทำ Sterelization หรือฆ่าเชื้อ

ต้นแบบของเครื่องช่วยหายใจ VITAL พัฒนาโดย JPL – ที่มา JPL/NASA

แผนต่อไปของ JPL กับ VITAL ก็คือรอการ Approve การใช้งานจาก FDA เมือได้ Approval จาก FDA แล้ว JPL จะเริ่มหา Partner กับบริษัทการผลิตต่าง ๆ เพื่อหาผู้ผลิตหลักของ VITAL และออกแบบระบบการผลิต Supply chain ต่าง ๆ เพื่อให้การผลิตมีประสิทธิภาพมากที่สุดและยังจะทำวิจัยเพื่อวิเคราะห์ประสิทธิภาพของเครื่องช่วยหายใจ VITAL ซึ่ง NASA ยังประกาศอีกด้วยว่าจะปล่อยลิขสิทธิ์การผลิตให้ฟรีสำหรับบริษัท Commercial ทางการแพทย์เพื่อหาผู้ผลิตให้เร็วที่สุดเท่าที่ทำได้

วิศวกร JPL และต้นแบบเครื่องช่วยหายใจ VITAL – ที่มา JPL/NASA

นี่แสดงให้เห็นว่าถึงแม้วิศวกรของ NASA จะเคยสร้างแต่ยานอวกาศและจรวดและไม่ได้สร้างเครื่องมือทางการแพทย์แต่พวกเขาก็สามารถประยุกต์และรวบรวมทุกองค์ความรู้จากทุกคนมาเพื่อพัฒนาสิ่งที่พวกเขาไม่เคยทำมาได้สำเร็จ

หากมีความคืบหน้าของการพัฒนาต่าง ๆ หรือรายละเอียดเพิ่มเติ่มจาก Press Release ของ NASA ทางทีมงาน SPACETH.CO จะแจ้งให้ทราบโดยทันที หากใครอยากลองอ่านรายละเอียดของเครื่องช่วยหายใจ VITAL สามารถดูได้ที่นี่เลย

เรียบเรียงโดย ทีมงาน SPACETH.CO

NASA joins California Team to Develop COVID-19 Solutions

NASA Develops COVID-19 Prototype Ventilator

Press Release 20-046 | NASA Contributes Expertise, Ingenuity to COVID-19 Fight

VITAL | The COVID-19 Ventilator Device





Read More

บทความอื่น ๆ ที่ควรอ่านต่อ



In Coversation

เรื่องราวน่าสนใจที่กำลังเป็นบทสนทนา