Robotic Ventilator
1.0.0
Halo,
Dengan orang-orang kunci dalam desain robotika dan pengembangan perangkat lunak, MD, dan siswa MD, kami memutuskan untuk bekerja pada ventilator sejak krisis Covid-19.
Karena kami bekerja bersama dalam beberapa proyek robot indutrial, kami menyebutnya tim Repirator Robotic.
Kami juga berpartisipasi dengan https://www.agorize.com/en/challenges/code-life-challenge?lang=en sebagai tim robot. Ini adalah tantangan untuk merancang ventilator dalam beberapa hari.
Setelah beberapa ide, kami memutuskan TU menggunakan ventilator manual yang ada, AMBU (lihat situs web) dan mengontrol aliran menggunakan motor stepper untuk mengontrol aliran udara, volume, silce per menit secara tepat. Desain dapat disesuaikan dengan ventilator manual yang kompatibel dengan Ambu yang serupa untuk "mengotomatiskan" proses ventilasi.
Terima kasih kepada Paulo Arruda dan Patrick Schmitt untuk "bekerja" beberapa malam di Brainstorming ide / konsep ini.
Sayangnya, kami tidak bisa mendapatkan semua bagian untuk memiliki prototipe yang berfungsi sesuai 31 Maret 2020, jadi kami memutuskan untuk berbagi ide kami secara terbuka sehingga kami dapat terus membangun dan meningkatkan di sekitar masyarakat.
Toko itu menutup Aroud Us (Montreal, Kanada), dan pengiriman melompat keluar dari jangkauan bagi kami untuk memiliki prototipe untuk 31 Maret 2020.
Jadi silakan terinspirasi dari proposal ini dan jangan ragu untuk meningkatkan.
Jangan ragu untuk menghubungi kami melalui email untuk pertanyaan tertentu.
Spesifikasinya adalah yang terus -menerus:
Kontrol tekanan hingga 40 cmh2o, tekanan kedaluwarsa hingga 25 cmh2o
Rasio respirasi dari 6 hingga 40 napas per menit
Waktu Inspirasi yang Dapat Disesuaikan I: e Ration
FiO2 dari 21 hingga 100 % dalam peningkatan 10 %
Memicu waktu dan atau pasien
Terhubung ke topeng standar
Sirkuit ganda dengan katup non rebreaphing (y pasien)
kelembaban dan suhu yang tidak terkontrol dalam desain kami
O2 Bacalah tidak dalam desain kami
Sensor O2 sangat mahal dan "tidak mungkin ditemukan" @ akhir Maret 2020
Konsep 1: ML, F dan I: Penyesuaian E melalui Perangkat Lunak, Peep Mechanical Valve
Konsep 1A: ML, F dan I: Penyesuaian E melalui perangkat lunak, katup mekanik mengintip, penyesuaian O2 berdasarkan templat berdasarkan ML/F untuk menyesuaikan volume O2. (rumah sakit memiliki katup untuk menyesuaikan aliran)
Konsep 2: ML, F dan I: E penyesuaian melalui perangkat lunak, katup mekanik mengintip, tetapi penyesuaian O2 melalui perangkat lunak menggunakan Electrovalve yang akan berdenyut berdasarkan PWM dalam rasio Air / O2 yang dicampur.
Konsep 3: ML, F dan I: E penyesuaian melalui perangkat lunak, katup mekanik mengintip, tetapi penyesuaian O2 melalui perangkat lunak menggunakan Electrovalve yang akan berdenyut berdasarkan PWM dalam rasio Air / O2 yang mencampur RO, dan penyesuaian PEEP pada ruang buang berdasarkan katup solenoid untuk knalpot. Katup pengaman harus diterapkan tentu saja.
Silakan lihat dokumen PDF untuk konsep tingkat tinggi.
Bagian dan perakitan 3D lengkap tersedia di folder tertentu. Klon Ambu yang berbeda mungkin memiliki dimentsion yang berbeda tetapi niat kami adalah untuk merancang cakar sedemikian rupa sehingga sesuai dengan model yang berbeda yang dihancurkan untuk mendukung orang dewasa. Itu dirancang dengan SolidWorks.
Anda dapat mengunduh penampil gratis, Edrawing untuk melihat desainnya.
Penampil bebas akan memungkinkan Anda untuk menyembunyikan bagian (seperti penutup) atau membuat beberapa bagian transparan, dan tentu saja memperbesar, memutar dan navigasi dasar di sekitar desain mekanis.
Harap buka file AMBU Actuator System.sldasm otomatis untuk melihat perakitan.
Bagian:
Semua bagian dimulai dengan angka, adalah https://www.mcmaster.com/ bagian. Anda dapat membuat bagian langsung dari mereka atau menemukan bagian yang setara.
Bagian 3D dicetak mulai dengan 3D-XXXX. Kami memiliki akses ke printer 3D menggunakan plastik onyx.
the main component is the stepper motor from https://www.pololu.com/product/2689 , this one is provided with the screw ( selected in design for speed of delivery reason ) but you could buy the same motor and adapt your own screw with this motor https://www.pololu.com/product/2267
Motor berukuran 60 respirasi per menit, lihat perhitungan Excel untuk ukuran.
Elektronik dirancang untuk memiliki mikroprosesor utama, berdasarkan Arduino atau Particle.io.
Arduino tersedia dengan baik, tetapi papan partikel memiliki kapasitas untuk memperbarui dari jarak jauh. (nilai tambah selama pengembangan, tetapi risiko sekali berjalan dengan pasien sejati).
Arduino yang dipilih adalah https://www.pololu.com/product/2188
Papan mikroprosesor menggerakkan driver motor stepper 4988 https://www.pololu.com/product/1182 yang dikendalikan menggunakan 2 pin, arah, dan pulsa untuk "kecepatan". Denyut nadi ini perlu dikelola untuk mencapai kecepatan pengaturan dari tim Medic, dan juga dapat dikelola untuk memiliki kurva "S" untuk inspirasi dan kedaluwarsa.
Tentu saja, motor stepper perlu memiliki "nol" ini dapat dicapai dengan "mengembalikan" motor ke nol dan membuatnya "secara mekanis" berhenti, atau menambahkan sensor untuk posisi nol dan memantau posisi ini "nol" untuk setiap tekanan positif ke pasien. Fleksibilitas hanya dapat dengan dicapai dengan menggunakan motor stepper.
Untuk meningkatkan sedikit lebih banyak sistem, dan untuk memiliki pengaturan tekanan, kami ingin menggunakan monitor tekanan athmospheric berdasarkan Bosch 280 https://www.adafruit.com/product/2652. Ini akan memungkinkan kami untuk membandingkan tekanan ambian dengan tekanan dengan knalpot ambu dan mengelola motor stepper sesuai, menggunakan loop PID. (Juga, dengan bypass untuk memastikan pengaturan respirasi minimum oleh DRS)
Sensor -sensor ini akan digunakan dalam output AMBU, pengembalian dari pasien untuk memantau tekanan mengintip (dari 5 hingga 20 sebagai tekanan peep standar), bahkan jika kami ingin menggunakan katup peep yang ada dari Ambu.
Sensor tekanan ini juga digunakan untuk memantau respirasi pasien, untuk melakukan "ventilasi yang dibantu", dan tentu saja memiliki perangkat lunak untuk memastikan respirasi minimum per menit sesuai ventilator standar.
Precison yang diharapkan menggunakan sensor Bosch 280 Athmospherique, didasarkan pada posisi dalam kurva, dari 5 hingga 10 %, itu adalah rentang presisi yang dapat diterima untuk tantangan tersebut.
Setelah kami mendapatkan semua sensor, kami juga akan menguji dan memvalidasi teori.
Tentu saja, sensor ini tidak memenuhi persyaratan "pembersihan", tetapi ini bisa diubah, dan kami akan memasangnya di chanber kecil terpencil yang terhubung ke "kamar" utama untuk menghindari kontaminasi, tetapi ini tidak ideal.
Tentu saja kita perlu memiliki pasokan daya 120-240 hingga 12 volt, pengisi daya baterai untuk mengisi baterai dan menjaga listrik selama 3 jam sesuai kebutuhan, tetapi ini lebih merupakan peralatan "dari rak".
Kita perlu menyelesaikan konsumsi listrik ke baterai ukuran.
Kita juga harus menambahkan lampu LED terang dan buzzer ke tim medis "alarm".
Sekali lagi, ini dianggap sebagai peralatan standar, dari beberapa vendor dan kami tidak memusatkan titik -titik tesis ini.
Untuk memiliki pengalaman pengguna, antarmuka pengguna dapat mereplikasi apa yang digunakan tim medis, kami memilih 2 opsi.
1 - Menggunakan layar sentuh 7,00 inci 2 - Menggunakan layar sentuh 3,2 inci yang lebih kecil untuk menghemat biaya dan memiliki lebih banyak ketersediaan
Layar 7.00 adalah https://www.robotshop.com/ca/fr/affichage-lcd-tactile-7-nextion-hmi.html dari nextion
Layar 3.20 adalah https://www.robotshop.com/ca/fr/affichage-lcd-tactile-hmi-32-nextion.html juga dari Nextion
Sistem ini untuk deveolpement cepat dan memberikan "HMI" gratis, dan juga semua kode untuk berinteraksi dengan Arduino dan dewan mikroprosesor lainnya.
Anda dapat mengunduh perangkat lunak untuk merancang HMI dari Nextion di https://nextion.tech/
Ada juga versi yang lebih murah dari Cina, tetapi tidak tersedia di luar Cina.
Layar 7,00 inci dapat menggambar kurva, jadi kami akan dapat mereplikasi UI yang digunakan dalam ventilator yang sebenarnya.
Konsep akhir termasuk kotak yang kompleks dan dukungan untuk layar HMI LCD belum selesai, dan perlu diselesaikan.
Ini bukan prioritas utama kami dan "mudah" untuk dilakukan setelah semua tes selesai.
Perangkat lunak WA dalam beberapa langkah, tentu saja kami mulai dengan POC, bukti konsep, dan berkembang menjadi pra-seleae.
POC: Motor kontrol berdasarkan volume "parameter dari konsol" dikendalikan oleh servo
Langkah 01: Pastikan sensor "nol" diaktifkan dan buat alarm
Langkah 02: Ubah siklus per menit berdasarkan "parameter dari konsol:
Langkah 03: Ubah Rasio Dorong, Lepaskan Udara (Rasio 1/4 hingga 3/4) Berdasarkan Parameter FOM Konsol
Langkah 04: Baca tekanan dari beberapa sensor dan tentukan tekanan dari 0 - hingga - 60 mm
Langkah 05: Tambahkan Loop Kontrol PID berdasarkan sensor tekanan
Langkah 06: Tambahkan alarm untuk beberapa alarm sesuai spesifikasi
Langkah 07: Mulai layar HMI dengan +/- untuk rasio fio2 vt f
Langkah 08: Fungsi Uji dan Integrasi HMI
Langkah 09: Prosedur kalibrasi untuk memasukkan data melalui HMI
Langkah 10: Bakar dan validasi daya tahan ambu.
Prerelease Setelah semua langkah selesai dan berjalan 24/7.
Kalibrasi harus dilakukan dengan menggunakan https://www.mcmaster.com/4125K21 pembacaan tekanan. Kalibrasi akan dilakukan dan dimasukkan melalui HMI sebelum pengiriman.
Tentu saja, metode kalibrasi menggunakan "tabung air" untuk mengukur tekanan juga harus disediakan untuk memungkinkan kalibrasi menggunakan peralatan "dasar".
Prosedur pembersihan didasarkan pada prosedur AMBU. Jika sensor yang digunakan untuk tekanan athmosfer, membersihkan harus mempertimbangkan "mengganti sensor" karena biaya rendah, terutama jika sumber sensor langsung dalam volume tinggi dari Bosch atau pemasok utama.
Jika Anda dilawan dari konsep ini menggunakan Stepper Motor, PID, HMI, jangan ragu untuk menghubungi kami.
Kami masih terus maju, bahkan jika garis mati 31 Maret adalah .... Mati.
