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将样品放在3D uge中进行分离。照片:Rob Felt,Georgia Tech

健康

2021年5月27日

节俭的工程超越了成本

贡献者:机械工程杂志

格鲁吉亚科技教授教授学生为发展中国家的人们进行直观,低成本的工具。照片:Rob Felt,Georgia Tech

工程师肯定不是开发低成本设备,以便在电力与昂贵设备罕见的地方使用。但这些解决方案不一定是“节俭”,化学和生物分子工程师科技教授的萨德贝哈拉表示,致力于节俭工程科学。

“你很难把这些东西放进口袋里。它们的性能可能不如更昂贵的设备,而且它们的部件也不容易获得,”他补充道。

简单的设备在现场工作,但依靠智能手机作为传感器或跟踪信息不符合Bhamla的节俭工程定义。

根据Bhamla的说法,定义节俭工程的原则是高性能、低成本、容易获取和非常便携。他的实验室部分致力于节俭科学,这是他和他的同事在斯坦福大学进行博士后研究时创造的术语。

起源

Bhamla将他现在的研究追溯到他在斯坦福大学的时候,特别是他在斯坦福大学物理生物学家Manu Prakash手下帮助开发的一个纸离心机。

斯坦福的团队知道离心机在发展中地区很难获得,那里的医生需要离心机来诊断疾病,包括疟疾、结核病或艾滋病。该离心机体积庞大,价格在3000美元至4000美元之间,需要电力运行。

但他们总是需要。

“从血液,尿和粪便等生物液中提取血浆中的血浆和寄生虫的浓度,即离心机是任何医疗诊断设施的主力,”Bhamla和他的研究人员在发表的一篇文章中写道2017年1月版自然生物医学工程

成本和可访问性问题并不是什么新问题。工程师们一直在研究一种廉价的替代品,它能像昂贵得多的表亲一样有效地发挥作用。这些版本使用搅蛋器或沙拉旋转器来旋转。但是它们太笨重了;它们不能装在口袋里;而且它们的转速极低,这使得它们在纺纱样品上花费的时间长得不切实际,Bhamla说。

普拉卡什的团队受到了旋转木马的启发,这是一种由圆形圆盘制成的玩具,通过拉动穿过圆盘中心的绳子来旋转。他们的发明,Paperfuge,也是由绳子拉动和旋转的磁盘组成,在这个例子中,是电线。

纸张糊是由纸板、鱼线和PVC管制成的。装满样品的小塑料管粘在圆盘上并旋转。Bhalma和他的同事报告说,Paperfuge在不到90秒的时间内就从血液滴中分离出纯血浆。

它适合口袋,便于运输到现场。

Bhamla希望看到它的使用可以激发非工程师创造另一种类型的节约工程设备。

Bhamla说:“我想让其他人有能力制作他们自己的东西。”事实上,他和高中生一起制作了3D-Fuge,一个3d打印版的Paperfuge。

图片由佐治亚理工学院提供

精打细算

模仿当前的设计以找到节俭的解决方案的想法让他开始思考。作为一名教授,他能否将节俭工程的原理传达给其他人以启发呢?

答案是肯定的。

通常,“有些东西就在你面前,就像旋转雷根一样。然后,这是一个以增量的问题削弱问题,“Bhamla说。“或者有时它正在找到一个整个基本元素,然后找到通过使用花费便士产生所需物理的机制来降低成本的方法。”

许多努力从一个问题开始。喜欢,为什么助听器如此昂贵?

它们的价格约为5,000美元,美国的健康保险未涵盖。因此,人们沿着多年来甚至没有人推出失败的助听器。

Bhalma的团队现在正在开发一个费用不到美元的助听器。该设备可以帮助数百万人和该实验室收到NSF,Mindlin基金会,Capita基金会和国家地理基金会的赠款。

当然,Bhamla知道他的实验室并不是唯一一个在节约工程道路上的实验室。无论是科学家、学生还是真正的用户,“都有人在思考这个问题,”他说,并相信分享想法将推动努力更快更远。

“不用在真空中工作总是好的,”他说。“因为其他人都在研究这个问题,我看到了学生们带给我的想法和东西。这是非常有用的。”

进一步加快节约工程已经成为了Bhamla的使命;这一使命可能会造福数百万人。


关于作者

Jean Thilmany是美国明尼苏达州圣保罗的一名科技作家。这篇文章是最初发表于asme.org,经允许转载。

标签:负担得起的设计医疗保健技术

机械工程杂志

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