Robotic Ventilator
1.0.0
مرحبًا،
مع الأشخاص الرئيسيين في تصميم الروبوتات وتطوير البرمجيات ، و MD ، وطالب MD ، قررنا العمل على جهاز التنفس الصناعي منذ أزمة Covid-19.
نظرًا لأننا عملنا معًا في مشروع Robotic متعددة ، أطلقنا عليه اسم فريق Robotic Repirator.
نشارك أيضًا في https://www.agorize.com/en/challenges/code-life-challenge؟lang=en كفريق روبوتي. كان هذا تحديًا لتصميم جهاز التنفس الصناعي في غضون أيام قليلة.
بعد قليل من الأفكار ، قررنا استخدام جهاز التنفس الصناعي الحالي ، AMBU (انظر موقع الويب) والتحكم في التدفق باستخدام محرك السائر للتحكم بدقة في تدفق الهواء ، الحجم ، cylce في الدقيقة. يمكن تكييف التصميم مع جهاز التنفس الصناعي المتوافق مع AMBU مماثل "لأتمتة" عملية التهوية.
بفضل Paulo Arruda و Patrick Schmitt لوجود "عمل" في وقت متأخر من الليل على العصف الذهني لهذه الفكرة / المفهوم.
لسوء الحظ ، لم نتمكن من الحصول على جميع الأجزاء للحصول على نموذج أولي للعمل وفقًا لـ 31 مارس 2020 ، لذلك قررنا مشاركة فكرتنا بشكل علني حتى نتمكن من الاستمرار في البناء والتحسين في جميع أنحاء المجتمع.
أغلق المتجر Aroud US (مونتريال ، كندا) ، وكان التسليم يخرج من النطاق بالنسبة لنا للحصول على نموذج أولي في 31 مارس 2020.
لذا لا تتردد في الإلهام من هذا الاقتراح ولا تتردد في التحسن.
لا تتردد في الاتصال بنا عبر البريد الإلكتروني لأي أسئلة محددة.
المواصفات هي العطل:
التحكم في الضغط حتى 40 CMH2O ، ضغط انتهاء الصلاحية حتى 25 CMH2O
نسبة التنفس من 6 إلى 40 تنفس في الدقيقة
وقت إلهام قابل للتعديل I: E Ration
FIO2 من 21 إلى 100 ٪ في 10 ٪ زيادة
الزناد الوقت أو المريض
الاتصال بالقناع القياسي
دائرة مزدوجة مع صمام غير مبادلة (مريض ص)
الرطوبة ودرجة الحرارة لا يتم التحكم فيها في تصميمنا
O2 اقرأ في تصميمنا
مستشعر O2 مكلف للغاية و "من المستحيل العثور عليه" @ نهاية مارس 2020
المفهوم 1: ML ، F و I: E ضبط عبر البرامج ، صمام ميكانيكي زقزقة
المفهوم 1A: ML ، F و I: E ضبط عبر البرامج ، صمام ميكانيكي PEEP ، ضبط O2 استنادًا إلى القالب على أساس ML/F لضبط حجم O2. (المستشفى لديهم صمام لضبط التدفق)
المفهوم 2: ML ، F و I: e ضبط عبر البرامج ، صمام ميكانيكي PEEP ، ولكن ضبط O2 عبر البرنامج باستخدام Electrovalve الذي سيتم نبضه بناءً على PWM من أجل RO -MIX AIR / O2 نسبة.
المفهوم 3: ML ، F و I: e ضبط عبر البرامج ، صمام ميكانيكي PEEP ، ولكن ضبط O2 عبر البرنامج باستخدام Electrovalve الذي سيتم نبضه على أساس PWM من أجل RO Mix Air / O2 ، وتعديل PEEP على غرفة العادم استنادًا إلى صمام الملف اللولبي للعادم. يجب تنفيذ صمام السلامة بالطبع.
يرجى الاطلاع على المستند PDF لمفهوم المستوى العالي.
تتوفر الأجزاء ثلاثية الأبعاد والتجميع الكاملة في المجلد المحدد. قد يكون لاستنساخ AMBU المختلفة مواقف مختلفة ، لكن نيتنا هي تصميم المخالب بهذه الطريقة ، فإنها ستناسب النماذج المختلفة التي تعزز لدعم البالغين. تم تصميمه مع Solidworks.
يمكنك تنزيل عارض مجاني ، Edrawing لمشاهدة التصميم.
سيسمح لك العارض الحر بإخفاء الأجزاء (مثل الغطاء) أو جعل بعض الأجزاء شفافة ، وبالطبع تكبير في الخارج ، وتدوير الملاحة الأساسية حول التصميم الميكانيكي.
يرجى فتح ملف مشغل AMBU التلقائي.
الأجزاء:
جميع الأجزاء التي تبدأ برقم ، هي https://www.mcmaster.com/ قطع الغيار. يمكنك ODER أجزاء مباشرة منها أو العثور على أجزاء مكافئة.
جزء ثلاثي الأبعاد مطبوع مع 3D-XXXX. لدينا إمكانية الوصول إلى طابعة ثلاثية الأبعاد باستخدام onyx البلاستيك.
المكون الرئيسي هو محرك السائر من https://www.pololu.com/product/2689 ، يتم تزويد هذا العنوان مع المسمار (تم اختياره في تصميم لسبب التسليم) ولكن يمكنك شراء نفس المحرك وتكييف المسمار الخاص بك مع هذا المحرك https://www.pololu.com/product/2267
يحجم المحرك 60 تنفسًا في الدقيقة ، انظر الحساب المتفوق للتغييرات.
تم تصميم The Electronic للحصول على معالجات دقيقة رئيسية ، استنادًا إلى Arduino أو Pickle.io.
Arduino متاح بشكل جيد ، ولكن لوحة الجسيمات لديها القدرة على التحديث عن بُعد. (زائد أثناء التطوير ، ولكن خطر مرة واحدة مع المريض الحقيقي).
كان Arduino المختار https://www.pololu.com/product/2188
تقوم لوحة المعالجات الدقيقة بقيادة برنامج تشغيل محرك السهول 4988 https://www.pololu.com/product/1182 الذي يتم التحكم فيه عن دبوس USIND 2 ، والاتجاه ، والنبض لـ "السرعة". يجب أن تتم إدارة هذه النبض للوصول إلى سرعة الإعداد من فريق Medic ، ويمكن أيضًا إدارتها للحصول على منحنى "S" للإلهام والانتهاء.
بطبيعة الحال ، يجب أن يكون محرك السائر "صفرًا" يمكن تحقيقه عن طريق "إعادة" المحرك إلى الصفر وجعله "ميكانيكياً" ، أو إضافة مستشعر للموضع صفر ومراقبة هذا الموضع "صفر" لكل ضغط إيجابي للمريض. لا يمكن أن تحقق المرونة إلا عن طريق تحقيق محرك السائر.
لتحسين النظام أكثر قليلاً ، ولإعداد الضغط ، أردنا استخدام شاشة الضغط Athmospheric استنادًا إلى Bosch 280 https://www.adafruit.com/product/2652. سيسمح لنا ذلك بمقارنة الضغط الخبيث مع الضغط على عادم AMBU وإدارة محرك السائر وفقًا لذلك ، باستخدام حلقة PID. (أيضًا ، مع الالتفافية لضمان الحد الأدنى من إعداد التنفس بواسطة DRS)
كانت هذه المستشعرات قد استخدمت في إخراج AMBU ، والعودة من المريض لمراقبة ضغط PEEP (من 5 إلى 20 كضغط PEEP القياسي) ، حتى لو أردنا استخدام صمام PEEP الحالي من AMBU.
تم استخدام مستشعر الضغط هذا أيضًا لمراقبة تنفس المريض ، من أجل القيام "بالتهوية بمساعدة" ، وبالطبع لديك برنامج لضمان الحد الأدنى من التنفس في الدقيقة حسب جهاز التنفس الصناعي القياسي.
كان من المتوقع استخدام مستشعر Bosch 280 Athmospherique ، استنادًا إلى الموضع في المنحنى ، من 5 إلى 10 ٪ ، كان هذا النطاق الدقيق المقبول للتحدي.
بمجرد أن نحصل على جميع المستشعرات ، سنختبر النظرية والتحقق من صحة.
خارج المسار ، لا يفي هذا المستشعر بمتطلبات "التنظيف" ، ولكن يمكن تغيير هذا ، وسنقوم بتثبيته في شانبر صغير بعيد متصل بـ "الغرف" الرئيسية لتجنب التلوث ، ولكن هذا ليس مثاليًا.
بالطبع ، نحتاج إلى امتلاك الطاقة من 120-240 إلى 12 فولت ، وشاحن بطارية لشحن البطارية والحفاظ على الكهرباء لمدة 3 ساعات حسب المتطلبات ، ولكن هذا أكثر من معدات "خارج الرف".
نحن بحاجة إلى الانتهاء من الاستهلاك الكهربائي إلى بطارية حجم.
يجب أن نضيف أيضًا مصباح LED مشرق و Buzzer إلى فريق "المنبه" الطبي.
مرة أخرى ، يعتبر هذا معدات قياسية ، من بائع متعددين ولم نركز نقاط الأطروحات.
للحصول على تجربة مستخدم ، واجهة المستخدم قادرة على تكرار ما يتم استخدام الفريق الطبي ، اخترنا خيار 2.
1 - باستخدام شاشة تعمل باللمس 7.00 بوصة - باستخدام شاشة تعمل باللمس 3.2 بوصة أصغر لحفظ التكلفة والحصول على مزيد من التوافر
شاشة 7.00 هي https://www.robotshop.com/ca/fr/affichage-lcd-tactile-7-nextion-hmi.html من nextion
شاشة 3.20 هي https://www.robotshop.com/ca/fr/affichage-lcd-tactile-hmi-32-nextion.html أيضًا من Nextion
هذا النظام مخصص للتنقل السريع ويوفر entreface "HMI" مجانًا ، وأيضًا جميع التعليمات البرمجية للواجهة إلى Arduino وغيرها من المعالجات الدقيقة.
يمكنك تنزيل البرنامج لتصميم HMI من Nextion على https://nextion.tech/
هناك أيضًا نسخة أرخص من الصين ، ولكنها غير متوفرة خارج الصين.
شاشة 7.00 بوصة قادرة على رسم المنحنى ، لذلك سنكون قادرين على تكرار واجهة المستخدم المستخدمة في جهاز التنفس الصناعي.
لم يتم الانتهاء من المفهوم النهائي بما في ذلك مربع معقد ودعم لشاشة HMI LCD ، ويجب إكماله.
لم تكن هذه أولويتنا القصوى و "سهلة" القيام بها بمجرد إجراء جميع الاختبارات.
البرمجيات في بضع خطوات ، بالطبع بدأنا مع POC ، دليل على المفهوم ، وتطور إلى ما قبل القبالة.
POC: يتم التحكم في محرك التحكم استنادًا إلى وحدة التخزين "المعلمة من وحدة التحكم" بواسطة servo
الخطوة 01: تأكد من تنشيط المستشعر "صفر" وإنشاء إنذار
الخطوة 02: تغيير دورة في الدقيقة بناءً على "المعلمة من وحدة التحكم:
الخطوة 03: تغيير نسبة الضغط ، إطلاق الهواء (نسبة 1/4 إلى 3/4) بناءً على وحدة التحكم في المعلمة FOM
الخطوة 04: اقرأ الضغط من مستشعر متعدد وحدد الضغط من 0 - إلى - 60 مم
الخطوة 05: أضف حلقة التحكم في PID بناءً على مستشعر الضغط
الخطوة 06: أضف إنذارًا لأجهزة الإنذار المتعددة وفقًا للمواصفات
الخطوة 07: ابدأ شاشة HMI مع +/- for FiO2 VT F Ration
الخطوة 08: وظائف الاختبار وتكامل HMI
الخطوة 09: إجراء المعايرة لإدخال البيانات عبر HMI
الخطوة 10: حرق والتحقق من المتانة Ambu.
PRERELEASE بمجرد انتهاء جميع الخطوات وتشغيل 24/7.
يجب إجراء المعايرة باستخدام https://www.mcmaster.com/4125k21 قراءات الضغط. سيتم إجراء المعايرة وإدخالها عبر HMI قبل الشحن.
بالطبع ، ينبغي أيضًا توفير طريقة معايرة باستخدام "أنبوب الماء" لقياس الضغط للسماح بالمعايرة باستخدام المعدات "الأساسية".
يعتمد إجراء التنظيف على إجراء AMBU. إذا كان المستشعر المستخدم للضغط Athmospheric ، فإن التنظيف ينظر في "استبدال المستشعر" نظرًا لأن التكلفة منخفضة ، خاصة إذا كانت مصادر مستشعر مباشر في حجم كبير من المورد الرئيسي أو المورد الرئيسي.
إذا تم الاعتراض على هذا المفهوم باستخدام محرك السهول ، PID ، HMI ، فيرجى عدم التردد في الاتصال بنا.
ما زلنا نستمر في المضي قدمًا ، حتى لو كان الخط الميت 31 مارس .... ميت.
