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将样品放在3D构想中进行分离。照片:Rob Felt,佐治亚理工学院

健康

2021年5月27日

节俭的工程超出了成本

撰稿人:机械工程杂志

佐治亚州科技教授教学生为发展中国家的人们制作直观的低成本工具。照片:Rob Felt,佐治亚理工学院

工程师肯定不是开发低成本设备的新事物,以便在电力和昂贵设备一样罕见的地方使用。佐治亚大学化学与生物分子工程学教授萨德·巴姆拉(Saad Bhamla)说,但是这些解决方案不一定是“节俭的”,他致力于节俭工程科学。

“将其中一些东西放在口袋里,您会遇到问题。它们的性能不如更昂贵的设备,并且零件可能不容易获得。”他补充说。

在现场工作但依靠智能手机充当传感器或跟踪信息的简单设备不符合Bhamla的节俭工程定义。

根据巴哈拉(Bhamla)的说法,定义节俭工程的原则是高性能,低成本,易于访问且非常便携。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

巴姆拉(Bhamla)将目前的研究追溯到他在斯坦福大学(Stanford)的时代,特别是他在斯坦福大学(Stanford University)的物理生物学家Manu Prakash工作时帮助开发的论文离心机。

斯坦福队知道离心机很难在发展中国家,医生需要诊断疾病,包括疟疾,结核病或艾滋病毒。离心机笨重,成本在3,000至4,000美元之间,电力运行。

但是总是需要它们。

“从从全血中提取血浆到分析血液,尿液和粪便等生物流体中的病原体和寄生虫的浓度,离心机是任何医学诊断设施的主力。”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鲜事。工程师一直在努力廉价的替代品,可以像他们贵得多的表亲一样有效地发挥作用。这些版本使用卵子或沙拉旋转器进行旋转。但是他们很笨重。他们不能放在口袋里;Bhamla说,它们的旋转速度极低,这使得旋转样品花了很长时间。

Prakash的团队受到Whirligig的启发,Whirligig是一个由圆形磁盘制成的玩具,该玩具是通过拉动穿过中心的琴弦而旋转的。它们的创建,即纸,也由磁盘组成,这些磁盘被绳子拉出和旋转,或者在这种情况下为导线。

纸板由纸板,钓鱼线和PVC管道制成。装满样品的小塑料管粘在磁盘上并旋转。Bhalma及其同事报告说,纸张纸在不到90秒的时间内将纯血浆与血液滴分开。

它适合口袋,容易进入田野。

Bhamla希望看到它使用的可能会激发非工程师创建另一种节俭的设备。

巴哈拉说:“我想赋予其他人做自己的东西。”实际上,他与高中生合作制作了3D-fuge,这是3D打印版本的纸质版本。

照片由佐治亚理工学院提供

到美分

重新设计当前设计以找到节俭的解决方案的想法使他思考。作为一名教授,他能否传达节俭工程的原则来激发其他人的启发?

答案是肯定的。

通常,“像Whirligig这样的东西就在您面前。然后,这是一个以增量来解决问题的问题,”巴哈拉说。“或者有时会找到一个整体元素,然后通过使用花费便利来产生所需物理的机制来寻找降低成本的方法。”

许多努力从一个问题开始。就像,为什么助听器如此昂贵?

它们的价格约为5,000美元,在美国没有健康保险覆盖。结果,人们多年来推动了助听器的失败,甚至没有一个。

Bhalma的团队现在正在开发一项助听器,费用不到一美元。该设备可以帮助数百万人,实验室已获得NSF,Mindlin Foundation,Capita Foundation和National Geographic Foundation的赠款。

当然,巴哈拉(Bhamla)知道他的实验室并不是节俭工程道路上唯一的实验室。无论是科学家,学生还是实际用户社区,“有人在考虑这个问题,”他说,并认为分享想法将推动努力更快,更快。

他说:“不在真空中工作总是很高兴。”“由于其他人正在处理这个问题,所以我看到了学生带给我的想法和事物。那非常有用。”

将节俭的工程努力推广到更快,更快地成为巴姆拉的一项任务。可能受益数百万人的任务。


关于作者

Jean Thilmany是位于美国明尼苏达州圣保罗的技术作家。本文是最初出版在asme.org上,经许可转载。

标签:负担得起的设计,,,,医疗技术

机械工程杂志

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  • 作者阿凡达0

由工程师。
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