Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

«Дизайн для взлома» в медицине

Медицинская помощь - это хорошая история. Мы все видели статьи о доброжелательных группах, которые жертвуют рентгеновские аппараты и инкубаторы нуждающимся клиникам в развивающихся странах. То, что мы не видим, это те же самые устройства, когда они выходят из строя всего через шесть месяцев - или даже умирают по прибытии - потому что они не предназначены для работы в этих средах.

Около 90% медицинских технологий, которые достигают бедных стран, - это оборудование для ручной обработки, разработанное для первоклассных учреждений. Ожидать, что он продолжит работать, все равно, что ожидать, что использованный Rolls-Royce переживет ралли Париж-Дакар. И после того, как он неисправен, его обычно сбивают с работы.

В ответ некоторые дизайнеры посчитали, что нам нужно отправить более дешевые версии высококлассного оборудования, эквивалентного экономичным автомобилям. Но эти клиники действительно нуждаются в Land Rovers - устройствах, разработанных, чтобы быть прочными, доступными и легко ремонтируемыми в полевых условиях.

Использование доставки лекарств MEDIKit в Никарагуа.

К счастью, все большее число профессионалов в отрасли медицинского оборудования проявляют интерес к применению этой другой философии дизайна для устройств, предназначенных для развивающихся стран. Моя лаборатория в Массачусетском технологическом институте, Innovations in International Health (IIH), развивает этот подход еще дальше, заставляя ежедневных производителей по всему миру разрабатывать и поддерживать свои собственные медицинские технологии.

MacGyver Health Care

В развитых странах мы редко думаем о модификации медицинских устройств. Разве это не работа профессионала? Но в большинстве развивающихся стран врачи, медсестры и медицинские работники каждый день ломают передовые медицинские технологии, чтобы исправить их или заставить их работать лучше.

Однако эти хакеры часто скрывают свои решения. Когда мы впервые увидели медицинский взлом, нам потребовалось два часа, чтобы убедить медсестру Даниэлу Урбину показать нам, как она исправила сломанную диафрагму своего стетоскопа. Молодая женщина из центральной Никарагуа, она экспериментировала с различными пластиками, чтобы заменить ее, и остановилась на остатках прозрачного материала над головой, разрезанного по кругу и приклеенного внутри. Это было не красиво, но это сработало. Мы быстро окрестили ее медсестрой МакГайвер.

Трагично, что Даниэла не гордилась своими инновациями. Но в лаборатории IIH в Массачусетском технологическом институте мы разрабатываем MEDIKits (комплекты для проектирования и разработки медицинского образования), конструкторы, разработанные для поощрения изобретательства среди врачей и медсестер на местах.

МЕДИКИЦ: Предназначен для взлома

Наши MEDIKits в настоящее время выпускаются в пяти вариантах: доставка лекарств, диагностика латерального кровотока, лаборатория на чипе, показатели жизненно важных функций и сельскохозяйственное протезирование. Наборы начинались как коробки частей, собранных для ознакомления вмятин студентов MIT с медицинскими устройствами, и развивались, чтобы включать линейные компоненты, которые можно собирать, как кирпичи Lego, в конечное устройство. В ходе этого процесса мы разработали модульный язык проектирования, чтобы помочь пользователям увидеть основную логику соединения частей, и добавили физические остановки, чтобы некоторые компоненты оставались в безопасном диапазоне.

Ничто не сравнится с полевыми экспериментами, чтобы понять, работает ли набор. В нашем случае мы перебегали через реку в бостонские больницы и делились комплектами с коллегами, а затем летели в Никарагуа, открывали коробку и смотрели, что с ними будут делать люди. Каждый комплект предоставил нам представление о дизайне пространства для изобретений, что в конечном итоге и является тем, что вам нужно.

Комплект поставки лекарств.

Комплект поставки лекарств был нашим первым экспериментом. Он разделен на основные устройства: шприцы, небулайзеры, ингаляторы, трансдермальные пластыри, таблетки и некоторые другие предметы, которые вы можете найти в местной аптеке. Затем мы добавили элементы модификатора: цветовое кодирование, кодирование формы, муфты, удлинители, пружины, поршни, компрессоры, датчики наклона, зуммеры, таймеры, велосипедные насосы и шаблонные ножницы. Эти элементы позволяют пользователям объединять и изменять функциональность основных устройств в пределах определенных степеней свободы. Наконец, мы добавили большое количество расходных материалов общего назначения: стяжки, липучки, клеи, листы бумаги и пластика, трубки, иглы и респираторные маски. Последнее, что вы хотите, - это чтобы ваши пользователи начали нарушать пределы безопасности модификатора, потому что у них закончилась лента.

Мы тщательно разработали ограничения для наших ранних наборов, но когда пользователи начали привязывать, расширять и тестировать свои творения, возникало нечто, чего мы не ожидали: они взламывали наши наборы. Все начинается с того, что кто-то просит разрешения просто отрезать кусок трубки и обойти нашу тщательно спроектированную муфту. Или взять часть, которую они находят в одном наборе, и использовать ее для другого, например, добавить диагностические трубки в механизм отключения шприцев для безопасности. Поскольку пользователи становятся владельцами комплекта, вы, как разработчик комплекта, все меньше вовлекаетесь в обучение людей его использованию.

Таким образом, чтобы комплект был успешным, вы должны разработать для Hack. И хотя невозможно предсказать каждый тип устройства, которое может создать набор, вы можете начать с базового набора, добавить степени свободы этому ядру, а затем предугадать и спроектировать области, в которых эти степени будут взломаны.

Используемый комплект сельскохозяйственного протезирования.

Наш сельскохозяйственный протез MEDIKit является хорошим примером. Некоторые великие организации, такие как Jaipur Foot, предоставляют доступное протезирование, но если вы сегодня фермер в развивающемся мире, и у вас есть несчастье потерять руку, вам, вероятно, дадут пластиковую руку, которая нацелена на то, чтобы хорошо выглядеть, но не очень функциональный (и вы никак не сможете позволить себе руку робота с датчиком).

В сельскохозяйственном протезе MEDIKit используется универсальный захват из ПВХ, камеры для велосипеда и бутылка с газировкой, чтобы прикрепить большинство сельскохозяйственных инструментов к руке или предплечью фермера-инвалида. Каждая часть комплекта следует тем же трем принципам: основное устройство, устройство-модификатор и расходные материалы.

Поскольку цена на все три продукта очень мала, у пользователей нет проблем с модификацией основных компонентов, чтобы они работали лучше. Один человек покончил с внутренней трубкой, разработанной MIT, и просто вырезал прорезь в ПВХ-соединениях, чтобы убрать лишнюю трубку, создав стропу для переноски всего этого. И вместо того, чтобы использовать более короткие предоставленные детали, они быстро прикрепили длинные части, такие как метлы и телескопические сборщики фруктов.

Языки дизайна

Если вы когда-нибудь пытались объяснить по телефону что-то вроде замены фары в иномарке, вы знаете, как это неприятно - не хватает языка дизайна. «Маленькая пластиковая ручка с винтами… да, я понимаю, что есть четыре ручки, попробуйте первую…»

Дизайн комплекта PuzzleDx для диагностики бокового потока.

Диагностические части головоломки PuzzleDx.

Мы поняли, что многие из компонентов, которые мы включили в комплект, могут быть чужды их пользователям: этикетки на английском языке, литые детали, крошечные ингаляторы, комбинации реагентов. Чтобы избежать путаницы, мы создали Язык дизайна, способ цветового кодирования каждого компонента логическим способом, чтобы люди могли сразу определить его функцию и поделиться своими дизайнами, просто описав последовательность закодированных частей, а не часто сами сложные механизмы.

Наш комплект PuzzleDx делает это в увлекательной форме для Lateral Flow Diagnostics, класса диагностики на основе абсорбирующей бумаги, который включает тесты на беременность. Эти тесты содержат три компонента: образец, подушку с реагентом и бумажную подушку, которая собирает избыточную жидкость. Мы знали, что не можем дать пользователям ускоренный курс химической диагностики, чтобы они могли пипетировать свои собственные комбинации реагентов на чистых листах реагентной бумаги. Но мы могли бы заставить их собирать кусочки головоломки в последовательности, которая имела бы смысл.

Модульный набор Lab-on-Chip.

Таким образом, мы окрашиваем различные кусочки головоломки в соответствии с бумагой для реактивов, содержащейся внутри, и прорезаем прорези в кусочках, чтобы соединить коллекцию образцов и бумагу для реагентов, когда кусочки головоломки были соединены. Разделяя типы цветовых комбинаций и порядок, в котором они подключены (это может быть так же просто, как снимать картинку на сотовый телефон), пользователи могут легко воссоздать эксперименты, не публикуя формальный протокол.

Микрофлюидические модули Lab-on-Chip на основе Lego.

Используя «Языки дизайна», вы поощряете общение в сообществах пользователей, облегчаете понимание, краудсорсинговые модели изобретательского поведения и позволяете распознавать эти шаблоны. Если группа Flickr MEDIKit заполнена изображениями прототипных комбинаций с блоками реагентов желтого, зеленого и синего цветов, это может означать, что инженеры-технологи должны действительно начать изучать массовые комбинации глюкозы, кетонов и хорионических гонадотропинов человека.

Когда в последний раз ваш тест на беременность делал это?

Игрушки: местные и глобально доступные материалы

Игрушечный вертолет имеет реечный механизм. Игрушечное колесо обозрения, повернутое на бок, - отличная центрифуга. Скрапбукинг виниловый резак является довольно хорошим станком с ЧПУ для создания микрофлюидных каналов. Создатели сделали перепрофилирование материалов конкурентоспособным видом спорта, и здоровье хаков не исключение. Несмотря на то, что многие детали в наших комплектах поставляются в предварительно упакованном виде, мы также видели, как наши пользователи находят и изобретают доступные на месте запасные части и аксессуары для игрушек.

Теперь, когда мы заходим в магазин игрушек, мы видим механизм рая. Игрушки составляют удивительную цепочку поставок дешевых пластиковых и электронных механизмов с довольно хорошими допусками для большинства медицинских применений. Вначале наша команда была заинтригована тем, что мы называем глюкометром и парадоксом Gameboy. Оба этих устройства имеют одинаково сложную электронику и сопоставимые розничные цены, но значительно неравномерное распределение. Я могу найти портативную игровую консоль практически в любой точке земного шара, даже в очень маленьких городах в развивающихся странах, но в Эстели, Никарагуа, 16 различных клиник должны были использовать один глюкометр.

Вместо того, чтобы пытаться изменить глобальную цепочку поставок для медицинских устройств, мы научились использовать существующую для игрушек. Зайдите в свой магазин игрушек, и вы увидите тот же игрушечный пистолет за 2 доллара, который никарагуанская медсестра заметила и взломала сигнализацию для капельницы для жидкости после сбора электроники и добавления простого механизма отключения. Блоки Lego имеют очень точные допуски для создания модульных микрофлюидных компонентов. По пути к велосипедной секции возьмите велосипедный ножной насос, чтобы вы могли включить распылитель за 5 долларов, а не платить 75 долларов за электрический компрессор, продаваемый в каталогах медицинских принадлежностей. Бонусная функция: когда чрезвычайная ситуация с астмой находится в глуши, вам не нужно электричество, чтобы спасти пациента.

Инновация Trickle-Up

Такие места, как Никарагуа, имеют одни из самых бедных районов на континенте. Но как насчет Небраски? Как насчет здравоохранения дома? В течение многих лет технологии здравоохранения были защищены от создания новых вещей и изобретений из-за видимых барьеров для входа: вы не врач, вы не инженер-биомедик, вам нужен профессиональный надзор. Медицинское оборудование должно быть в первую очередь безопасным и тщательно проверенным.

Все верно, но на этом пути это сообщение было размыто профессиональными требованиями, которые не отвечают нашей потребности сделать здравоохранение доступным. Попробуйте купить простую коробочку для таблеток, которая сообщит вам, когда бабушка приняла ее таблетки: некоторые из них стоят несколько сотен долларов. Производители создают кормушки для птиц, которые имеют одинаковую функциональность за небольшую часть стоимости. Хирургический стерилизатор стоит 1000–8000 долларов. Но Анна Янг получила ту же функциональность, взломав скороварку за 30 долларов и добавив солнечную технологию DIY. Инкубатор за 30000 долларов? Доктор Крис Олсон сделал инкубатор из автомобильных деталей примерно за 1000 долларов.

Наборы медицинских изобретений могут снизить многие из этих барьеров и вернуть хакинг здоровью в руки пользователей и пациентов - людей, которые могут извлечь максимальную выгоду из доступных и элегантных инноваций. По мере того, как развивающиеся страны получают преимущество в области медицинских технологий DIY, мы увидим, как многие из этих изобретений, созданных пользователями, возвращаются в более богатые страны.

Приглашение

Поскольку стремительно растущие расходы на здравоохранение сходятся с демократизацией производства, многие люди будут взламывать здоровье. Будь то наклеивание RFID-наклеек на бутылки для таблеток, чтобы помочь пациентам своевременно принимать таблетки, или взламывание велосипедных насосов и ножниц для вырезок, здоровье наполняется фантастическими проблемами. Вы можете изменить ситуацию независимо от того, работаете ли вы в сфере здравоохранения.

Медицинские приборы очень материальные вещи. Одна из причин, по которой я попал в эту область, заключается в том, что я знал, что могу создавать вещи, которые вы можете держать в своих руках, дарить кому-то другому и вносить позитивные изменения. Если вы производитель, который думает о том, как взломать здоровье, или кто-то в сфере здравоохранения думает о создании чего-то осязаемого, я приглашаю вас попробовать это. Начните с набора или игрушки, и вы найдете сообщество, которое стремится охватить ваши творения. Мы могли бы даже взломать их, и мы могли бы даже кого-то исцелить.


Хосе Гомес-Маркес взламывает здоровье для развивающегося мира в лаборатории Little Devices и Innovations in International Health в MIT. Он является основателем LDTC + Labs и его часто можно найти в магазинах игрушек по всему миру. Он помогает сделать:

Поделиться

Оставить комментарий