3M teadlase John Bryanti ülevaade respiraatorite arengust

3M_John_Bryant2

Selles artiklis annab 3M teadlane John Bryant ülevaate teadustööst AURA™ respiraatorite väljatöötamisel. John Bryant ühines 3M inseneride meeskonnaga 1980ndatel ning juba mõni aeg hiljem liitus Aycliffe respiraatoritehase tootearendusmeeskonnaga. Bryantil on teaduslik kraad keskkonnatehnikas ning ta on õppinud ka juhtimist ning on omandanud magistrikraadi tootmises ja turustamises.

Kas võiksite meile rääkida teadusprotsessidest respiraatorite taga?

Ei ole olemas käsiraamatut, mis õpetaks respiraatorite arendamist. Arendusprotsess haarab teaduslikku nägemust, teiste tööstusharude tehnoloogiatest õppimist, tervet mõistust, katsetusi ja eksitusi. See nõuab uudishimu ning ettevõtet, mis mõistaks leiutiste sündimist osaliselt läbi eksperimenteerimise. Õnneks saab 3M aru sellest, et innovatsioonide väljatöötamiseks on vaja õiget ümbrust. Noil aastatel lubati meil ametlikult 15% oma tööajast veeta uurides ja „mängides” tehnikate ja ideedega, mis meid huvitasid.

Sellisel ühekordsel respiraatoril, nagu 9300+, on mitmeid erinevaid põhiomadusi, st. sel peab olema kiht, mis filtreerib välja keskkonnas olevad potentsiaalselt ohtlikud osakesed, istuvus peab olema hea, sest muidu pääsevad osakesed filtrist mööda, respiraator peab olema kandmisel võimalikult mugav ning minimeerima mis tahes negatiivse mõju kasutaja töösooritusele jne jne.

Ma ei ole ainult laboratooriumis teoreetiliste mudelitega töötav teadlane. See annab küll kindlasti aluse arendusprotsessidele, kuid reaalsus kontrollib ning „katsetused ja eksitused” on samaväärselt tähtsad. Mäletan, kui läksin spordisaali treeningule kandes respiraatorit, et mõista, mis tunne on kanda respiraatorit higises ja niiskes keskkonnas samal ajal sügavalt hingates. Läksin välja jooksma ja jalgrattaga sõitma kandes erinevaid respiraatoreid. Tegin respiraatorit kandes füüsilist tööd ümber maja ja majas. Mäletan, kuidas lõhkusin seina, kandes respiraatori testmudelit. See annab tunde, mida on vaja hingamis- ja kandmismugavuse loomiseks. Tegelikult sündis Cool Flow ™ klapp 90ndate alguses, kui leidsin tolle aja mudeli olevat mugavaks kandmiseks liiga sooja. Projekti koodnimetus oli CPC, Customer Perceived Comfort (kliendi poolt tajutav mugavus), ning täpselt seda respiraator ka pakub.

Ühekordne kausikujuline respiraator lansseeriti 3M poolt esmakordselt ligi 50 aastat tagasi, sellele järgnes 2-osaline respiraator. 3-osaline 9300 tootesari lansseeriti aastal 1997. Algne idee parandada mugavust respiraatori parema klapi abil tekkis 3M meeskonnal USAs. Töötasime koos selleks, et optimeerida respiraatori disaini ning toota seejärel uut parema klapiga respiraatorit, et suurendada sooja ja niiske õhu voolu respiraatorist välja. Tegelesin ka Cool Flow ™ klapi esteetilise disainiga.  Disaini inspiratsiooniallikaks oli tegelikult 1959 Chevrolet Corvette Stingray esivõre(!).

Minu mugavustundlikkus ja suhtlemine klientidega koos minu inseneritaustaga viis kujundusprotsessini, mis võimaldas kiiremini jõuda respiraatori kujundamise mitmete muutuvate optimaalsete seadeteni kasutades eksperimentaalseid meetodeid, mille käigus me paljusid muutujaid katsete käigus muutsime. Näiteks klapi kesksest osast kummdiafragmast rääkides – kui see ei ole piisavalt jäik, võib respiraator lekkida; kui see on liiga jäik, ei avane see piisavalt hõlpsalt ning seega on respiraator ebamugavam. Klapi funktsioneerimist mõjutavad ka klapi asend respiraatori küljes ning filtri materjal. Optimeerimiseks uurisin kummi tehnilist käitumist ja selle koostoimet ülejäänud respiraatoriga.

Kuidas jõuate lõpptooteni?

See nõuab palju katsetamist. Peale teatud toodete testimist laboris läheme oma klientide juurde ning püüame neid arendusprotsessi kaasata. Palume kasutajatel testmudeleid kanda ning anda meile tagasisidet. Optimeerime ja katsetame uuesti. Ja uuesti. Ja uuesti. Kuni meil on lõpptoode.

Millised on kliendi põhivajadused?

Kasutajate põhivajaduseks on mugavus. Nad tahavad, et toodet oleks mugav kanda ja vähendaks nende tööjõudlust võimalikult vähe. See ei tohiks ajada prilliklaase uduseks, peaks olema lihtsalt pähepandav, istuma hästi jne. Mugav toode viib selleni, et respiraatoreid kantakse, mis on selgelt respiraatori põhifunktsiooni jaoks oluline ning loob turvalise töökeskkonna.

Millised on 9300 mudeli olulisemad täiustused?

Vaatlesime koos Dave Currani ja Chris Hendersoniga respiraatorite võimalikke täiustusi lähtudes nii tootmisefektiivsusest kui ka mugavusest ja kasutajasõbralikkusest.

Üheks erilise tähelepanu all olnud aspektiks oli respiraatori kokkupuude nahaga. See viis respiraatori pehme ja meeldiva kokkupuutepinnaga kolmeosalise kujuni, parandades oluliselt respiraatori kandmismugavust. Samalaadsete nahaga kokkupuutumise, mugavuse jms probleemidega tegelenud leiutajate paremaks mõistmiseks läksime Washingtoni patendilaboratooriumisse ning kaevusime läbi 200 aasta patentide uurides seda, kuidas inimesed pehmeid kudumeid valmistavad ja kasutavad. Vaatlesime respiraatoreid, mähkmeid ja paljusid teisi pehmeid tooteid (isegi poksikindaid!), mis olid mõeldud vastu nahka kasutamiseks – kuidas need on disainitud ja valmistatud. Mäletan koosolekut, millel istusime mähkmed peas, et testida nende disainerite poolt kasutatud lahenduste elastsust, imavust ja mugavust!

Respiraatori 3-osaline kuju võimaldab lõual ja näol rohkem liikuda suurendades seeläbi mugavust ning annab pisut rohkem märku sellest, et respiraatori kandja räägib, parandades seeläbi kommunikatsiooni.

Lisaks sellele, et respiraator oleks näoga kokkupuutes pehme ja mugav, peaks see ka filtreeritava materjali suust ja ninasõõrmetest eemal hoidma, vastasel korral võib see füüsiliselt rasket tööd tehes ja sügavalt hingates kokku vajuda ja suhu sattuda (äärmiselt ebamugav!). Selle saavutasime jäigema keskmise paneeliabil, mis toote kandmisel moodustab suust eemale hoidva silla või kaare kuju.

Uusim USAs väljatöötatud elektrostaatilise filtri materjal on kasutusel ka Aura respiraatorites. See filtreerib välja välised saasteained ning muudab tootest läbi hingamise kergeks.

Respiraator on enne kasutamist lame ning seega on seda lihtne kaasas kanda näiteks taskus või kiivri all ning on vajadusel kohe kasutamiseks valmis. Toode on eraldi pakitud, et see püsiks enne kasutamist puhtana ja hügieenilisena. Kaasas kandmisel, 2D kujulise maski muutmiseks kasutamisel 3D kujuliseks, saime inspiratsiooni uurides muuhulgas origamit.

Kuidas kindlustate selle, et toode vastab kasutaja vajadustele?

Läksime teadlikult sageli välja ja jälgisime, kuidas inimesed rasketes oludes töötavad. Samuti püüdsime inimeste töö füüsilist iseloomu ja keskkonda jäljendada laboris. Näiteks kandsime respiraatori erinevaid testversioone füüsilise treeningu ajal kodustel treeningseadmetel, püstitasime laborisse telgi, mille sisetemperatuuri ja –niiskust kontrollis tapeedieemaldi. Meil oli laboris sõudeergomeeter, et testida respiraatoreid füüsilisel koormusel rasketes oludes.

Eksperimendid aitavad meil paremini mõista seda, mida meie kliendid tööolukorras respiraatoreid kandes tunnevad.

Mis teid kui teadlast motiveerib respiraatorit nii mitmeid aastaid optimeerima?

Ma kahtlen alati kõiges. Insenerina kipun mõtlema protsessides. Protsessides, mis peaksid viima millegi paremani. 9300 tooteseeria väljaarendamise käivitas vestlemine paljude respiraatorikasutajatega ning respiraatori erinevatel põhjustel kandmine ka ise. Teaduse rakendamine sellistes kogemustes viis tõdemuseni, et respiraator võiks olla palju mugavam. Püüdsime pidevalt jõuda sellise mugavuse astmeni, mille puhul kasutaja ei tunneks respiraatorit näol. Loomulik sobivus.

Olen loomult keskkonnast ja tervisest hooliv inimene. Elukvaliteeti parandava toote loomisele kaasaaitamine paneb uhkust tundma. Teadmiste, teaduse ja kogemuste kasutamine sellise toote loomiseks, mida inimesed ka tegelikult tahavad kasutada ning mis seeläbi muudab maailma paremaks ja tervemaks, on hea tunne. Mõjutatud inimeste hulk, tööstustöölised ja kaevurid ning nende perekonnad, on hiiglaslik.