Robotic Ventilator
1.0.0
Hallo,
Mit wichtigen Personen in Robotikdesign und Softwareentwicklung, einem MD und einem MD-Studenten haben wir uns beschlossen, seit der Covid-19-Krise an einem Beatmungsgerät zu arbeiten.
Da wir im mehrfachen indutriellen Roboterprojekt zusammengearbeitet haben, nannten wir es Roboterpulator -Team.
Wir nehmen auch an den https://www.agorize.com/en/chalengels/code-life-chalenge?lang gedieler als Roboterteam teil. Dies war eine Herausforderung, einen Beatmungsgerät in wenigen Tagen zu entwerfen.
Nach wenigen Idee haben wir beschlossen, einen vorhandenen manuellen Beatmungsgerät, Ambu (siehe Website) zu verwenden, und den Durchfluss mit einem Schrittmotor steuern, um den Luftfluss, Volumen und Zylce pro Minute genau zu steuern. Das Design kann an ähnliche ambu -kompatible manuelle Beatmungsgeräte angepasst werden, um den Beatmungsvorgang zu "automatisieren".
Vielen Dank an Paulo Arruda und Patrick Schmitt haben eine späte Nacht über das Brainstorming dieser Idee / das Konzept "gearbeitet".
Leider konnten wir nicht alle Teile zum 31. März 2020 einen funktionierenden Prototyp haben. Deshalb haben wir uns entschlossen, unsere Idee offen zu teilen, damit wir weiterhin in der Gemeinde bauen und sich verbessern können.
Das Geschäft schloss Aroud US (Montreal, Kanada), und die Lieferung sprang außerhalb der Reichweite aus, damit wir einen Prototyp für den 31. März 2020 haben konnten.
Bitte lassen Sie sich von diesem Vorschlag inspirieren und zögern Sie nicht, sich zu verbessern.
Zögern Sie nicht, uns per E -Mail für bestimmte Fragen zu kontaktieren.
Die Spezifikation lautet das Lobender:
Druckregelung bis zu 40 cmH2O, Ablaufdruck bis zu 25 cmH2O
Atmungsverhältnis von 6 auf 40 Atem pro Minute
Einstellbare inspirierende Zeit i: e ration
FIO2 von 21 auf 100 % in 10 % Anstieg
Auslöserzeit und oder Patient
Schließen Sie eine Verbindung zur Standardmaske an
Doppelkreis mit Nicht -Reballventil (Y -Patient)
Feuchtigkeit und Temperatur, die in unserem Design nicht kontrolliert werden
O2 lesen Sie nicht in unserem Design vor
O2 -Sensor sind sehr teuer und "unmöglich zu finden" @ Ende März 2020
Konzept 1: ML, F und I: E Einstellung über Software, PEEP -Mechanikventil
Konzept 1A: ML, F und I: E Einstellung über Software, PEEP -mechanische Ventil, O2 -Einstellung basierend auf Vorlage basierend auf ML/F, um das O2 -Volumen anzupassen. (Krankenhaus haben Ventil, um den Fluss anzupassen)
Konzept 2: ML, F und I: E Einstellung über Software, PEEP -mechanisches Ventil, O2 -Einstellung über Software mit Electralvalve, die basierend auf PWM gepulst wird, um RO Mix Air / O2 -Verhältnis.
Konzept 3: ML, F und I: E Einstellung über Software, PEEP -mechanisches Ventil, O2 -Einstellung über Software mit Electralvalve, die basierend auf PWM im Reihenfolge RO Mix Air / O2 -Verhältnis gepulst wird, und die Peep -Einstellung auf einer Abgaskammer basierend auf dem Magnetventil zu Abgas. Sicherheitsventil muss natürlich implementiert werden.
Bitte beachten Sie das Konzept des Dokuments PDF für hohes Niveau.
Die komplette 3D -Teile und -Anbaugruppe sind im spezifischen Ordner erhältlich. Der unterschiedliche Ambu -Klon mag unterschiedliche Diments haben, aber unsere Absicht ist es, die Klauen so zu entwerfen, dass sie die verschiedenen Modelle entsprechen, die für Erwachsene bestimmt sind. Es wurde mit SolidWorks entworfen.
Sie können einen kostenlosen Betrachter, Edrawing, herunterladen, um das Design zu sehen.
Mit dem kostenlosen Betrachter können Sie Teile ausblenden (wie Deckung) oder einige Teile transparent machen und natürlich die Navigation um das mechanische Design auszoomen, drehen und grundlegende Navigation runden.
Bitte öffnen Sie die automatische Ambu -Aktuator -System.Sldasm -Datei, um die Montage anzuzeigen.
Teile:
Alle Teile, die mit einer Nummer beginnen, sind https://www.mcmaster.com/ Teile. Sie können Teile direkt von ihnen von ihnen oder äquivalente Teile finden.
Teil 3D-gedruckter Start mit einem 3D-XXXX. Wir haben Zugriff auf einen 3D -Drucker mit Onyx -Kunststoff.
Die Hauptkomponente ist der Stepper -Motor von https://www.pololu.com/product/2689. Diese ist mit der Schraube (ausgewählt im Design aus ausgewähltem Grund). Sie können jedoch denselben Motor kaufen und Ihre eigene Schraube mit diesem Motor https://www.pololu.com/product/2267 anpassen.
Der Motor ist für 60 Atmung pro Minute dimensioniert, siehe die Berechnung Excel zur Größe.
Die Elektronik ist für einen Hauptmikroprozessor ausgelegt, der auf Arduino oder Partikel.io basiert.
Arduino ist gut verfügbar, aber die Partikelplatte hat die Fähigkeit, remote zu aktualisieren. (Ein Plus während der Entwicklung, aber ein Risiko, das einmal mit echtem Patienten läuft).
Der ausgewählte Arduino war https://www.pololu.com/product/2188
Die Mikroprozessorplatine fährt mit einem 4988 Stepper -Motor -Treiber https://www.pololu.com/product/1182, der für "Geschwindigkeit" kontrolliert wird, 2 Pin, Richtung und Impuls. Dieser Puls muss gelungen werden, um die Einstellungsgeschwindigkeit vom Medic -Team zu erreichen, und kann auch "S" -Kurve für Inspiration und Ablauf haben.
Natürlich muss der Schrittmotor eine "Null" haben. Dies könnte erreicht werden, indem der Motor auf Null zurückgegeben wird und "mechanisch" gestoppt wird oder einen Sensor für Position Null hinzufügen und diese Position "Null" für jeden positiven Druck auf den Patienten überwacht. Die Flexibilität kann nur durch mit einem Schrittmotor erreicht werden.
Um das System ein wenig mehr zu verbessern und den Druckaufbau zu haben, wollten wir den Atmosphärendruckmonitor basierend auf dem Bosch 280 https://www.adafruit.com/product/2652 verwenden. Auf diese Weise können wir den Ambiant -Druck mit dem Druck, Ambu abzüpfen, zu vergleichen und den Schrittmotor mithilfe einer PID -Schleife entsprechend zu verwalten. (Mit Bypass sicherstellen Sie auch, dass die minimale Atmung durch DRS eingerichtet wird)
Diese Sensoren hätten BEED für die Ausgabe von Ambu verwendet, die Rückkehr vom Patienten zur Überwachung des PEEP -Drucks (von 5 bis 20 als Standard -Peep -Druck), selbst wenn wir vorhandenes Piepventil von Ambu verwenden wollten.
Dieser Drucksensor wurde auch verwendet, um die Atmung der Patienten zu überwachen, um eine "unterstützte Beatmung" durchzuführen, und natürlich über eine Software, um die minimale Atmung pro Minute gemäß Standardbeatmungsgerät zu gewährleisten.
Die Präzision, die mit dem BOSCH 280 Atmospherique -Sensor erwartet wurde, basierte auf der Position in der Kurve von 5 bis 10 %der akzeptable Präzisionsbereich für die Herausforderung.
Sobald wir alle Sensoren erhalten, werden wir auch Theorie testen und validieren.
Ohne Kurs erfüllen dieser Sensor nicht die "Reinigungsanforderung", aber dies könnte geändert werden, und wir werden sie in einem abgelegenen kleinen Chanber montieren, der mit den Hauptkammern verbunden ist, um eine Kontamination zu vermeiden, aber dies ist nicht ideal.
Natürlich benötigen wir über eine Stromversorgung von 120-240 bis 12 Volt, ein Batterieladegerät, um eine Batterie aufzuladen und 3 Stunden nach Anforderung 3 Stunden zu halten, aber dies ist mehr "Ausrüstung".
Wir müssen den elektrischen Verbrauch abschließen, um die Batterie zugrößen.
Wir sollten auch ein helles LED -Licht und den Summer zum "Alarm" -Medizinteam hinzufügen.
Auch dies wird als Standardausrüstung von mehreren Anbietern angesehen, und wir haben diese Punkte nicht konzentriert.
Um eine Benutzererfahrung zu haben, können wir die Option 2 ausgewählt haben, um zu replizieren, was das medizinische Team verwendet wird.
1 - Verwenden Sie einen 7,00 -Zoll -Touchscreen 2 - Verwenden Sie einen kleineren 3,2 -Zoll -Touchscreen, um Kosten zu sparen und mehr Verfügbarkeit zu haben
Der 7.00-Bildschirm ist https://www.robotshop.com/ca/fr/affichage-lcd-tactile-7-nuction-hmi.html von nextion
Der Bildschirm 3.20 lautet
Dieses System dient zur schnellen Deveolpement und bietet ein kostenloses HMI -Intrufface und auch den gesamten Code zur Schnittstelle zu Arduino und anderen Mikroprozessor -Board.
Sie können die Software herunterladen, um HMI aus Nextion unter https://nexion.tech/ zu entwerfen
Es gibt auch eine billigere Version aus China, aber außerhalb Chinas nicht verfügbar.
Der 7,00 -Zoll -Bildschirm kann eine Kurve zeichnen, sodass wir in der tatsächlichen Beatmungsgerät verwendet werden können.
Das endgültige Konzept mit einer komplexen Box und Unterstützung für den HMI -LCD -Bildschirm ist nicht fertiggestellt und muss abgeschlossen werden.
Dies war nicht unsere oberste Priorität und ist "einfach", sobald alle Tests durchgeführt wurden.
Software wa in wenigen Schritten, natürlich haben wir mit einem POC, einem Proof of Concept angefangen und uns zu einer Vorbereitung entwickelt.
POC: Steuermotor basierend auf "Parameter From Console" -Volumen wird von Servo gesteuert
Schritt 01: Stellen Sie sicher, dass der Sensor "Zero" aktiviert ist und Alarm erzeugen
Schritt 02: Zyklus pro Minute basiert auf "Parameter aus der Konsole:
Schritt 03: Änderungsverhältnis Push, Freisetzung Luft (Verhältnis 1/4 zu 3/4) basierend auf der Parameter FOM -Konsole
Schritt 04: Druck des Drucks aus mehreren Sensor lesen und den Druck von 0 - bis - 60 mm bestimmen
Schritt 05: PID -Steuerschleife basierend auf dem Drucksensor hinzufügen
Schritt 06: Fügen Sie Alarm für mehrere Alarme gemäß der Spezifikation hinzu
Schritt 07: Starten Sie den HMI-Bildschirm mit +/- für fio2 vt f ration
Schritt 08: Testfunktionen und Integration von HMI
Schritt 09: Kalibrierungsverfahren zum Eingeben von Daten über HMI
Schritt 10: Ausbrennen und Validierung der Ambu -Haltbarkeit.
Vorverständung Sobald alle Schritte ausgeführt und rund um die Uhr ausgeführt werden.
Die Kalibrierung muss mithilfe der https://www.mcmaster.com/4125K21 Druckauslese durchgeführt werden. Die Kalibrierung würde vor dem Versand über HMI durchgeführt und eingegeben.
Natürlich sollte auch eine Kalibrierungsmethode unter Verwendung von "Wasserrohr" zur Messung des Drucks bereitgestellt werden, um die Kalibrierung unter Verwendung von "Grundausrüstung" zu ermöglichen.
Das Reinigungsverfahren basiert auf dem Ambu -Verfahren. Wenn der Sensor für den atmosphärischen Druck verwendet wird, sollten Sie "Sensor" in Betracht ziehen, da die Kosten niedrig sind, insbesondere wenn der direkte Sensor in hohem Volumen von Bosch oder Schlüssellieferanten beschafft wird.
Wenn Sie dieses Konzept unter Verwendung von Stepper Motor, PID, HMI unterhalten haben, zögern Sie bitte nicht, uns zu kontaktieren.
Wir gehen weiterhin weiter, auch wenn die Deadlinie am 31. März ... tot ist.
