Robotic Ventilator
1.0.0
안녕하세요,
로봇 디자인 및 소프트웨어 개발, MD 및 MD 학생의 주요 사람들과 함께 Covid-19 위기 이후 인공 호흡기 작업을하기로 결정했습니다.
우리는 여러 Indutrial Robotic Project에서 함께 일했기 때문에이를 로봇 상환자 팀이라고 불렀습니다.
우리는 또한 로봇 팀으로서 https://www.agorize.com/en/challenges/code-life-challenge?lang=en에 참여합니다. 이것은 며칠 안에 인공 호흡기를 설계하는 데 어려움을 겪었습니다.
몇 가지 아이디어 후, 우리는 Tu가 기존 수동 인공 호흡기 인 Ambu (웹 사이트 참조)를 사용하고 스테퍼 모터를 사용하여 흐름을 제어하여 분당 공기 흐름, 볼륨, 실체를 정확하게 제어하기로 결정했습니다. 디자인은 유사한 Ambu 호환 수동 인공 호흡기에 적응하여 환기 프로세스를 "자동화"할 수 있습니다.
Paulo Arruda와 Patrick Schmitt 덕분 에이 아이디어 / 개념을 브레인 스토밍하기 위해 늦은 밤에 "일했습니다".
불행히도, 우리는 2020 년 3 월 31 일에 따라 모든 부품에 작업 프로토 타입을 가질 수 없었기 때문에 우리는 공개적으로 아이디어를 공유하여 커뮤니티 주변을 계속 구축하고 개선 할 수 있도록 결정했습니다.
이 상점은 미국 (캐나다 몬트리올)을 닫았고, 2020 년 3 월 31 일에 프로토 타입을 갖기 위해 배달이 범위에서 뛰어 내 렸습니다.
따라서이 제안에서 영감을 받고 주저하지 말고 개선하십시오.
특정 질문에 대해서는 이메일을 통해 저희에게 연락하지 마십시오.
사양은 다음과 같습니다.
최대 40 CMH2O의 압력 제어, 최대 25 CMH2O의 만료 압력
분당 6 ~ 40 호흡의 호흡 비율
조정 가능한 영감 시간 i : e 배급
FIO2는 10 % 증가에서 21 ~ 100 %
시간 및 환자를 유발합니다
표준 마스크에 연결하십시오
비 재발 밸브가있는 듀얼 회로 (Y 환자)
우리 설계에서 제어되지 않은 습도와 온도
O2 디자인에서 읽지 마십시오
O2 센서는 매우 비싸고 2020 년 3 월 말 @ "찾을 수 없습니다"
개념 1 : ML, F 및 I : E 소프트웨어를 통한 조정, Peep Mechanical Valve
개념 1A : ML, F 및 I : E 소프트웨어를 통한 조정, PEEP 기계 밸브, O2 조정 O2 볼륨을 조정하기 위해 ML/F를 기반으로 한 템플릿을 기반으로 O2 조정. (병원은 흐름을 조정하기 위해 밸브가 있습니다)
개념 2 : ML, F 및 I : E 소프트웨어, Peep Mechanical 밸브를 통한 조정 그러나 PWM을 사용하여 순서 대기 / O2 비율을 기준으로 펄스를 사용하는 소프트웨어를 통한 O2 조정.
개념 3 : ML, F 및 I : E 소프트웨어, PEEP 기계식 밸브를 통한 조정 그러나 PWM을 사용하여 PWM을 기준으로 펄스를 사용하여 소프트웨어를 통한 O2 조정 RO Mix Air / O2 비율 및 솔레노이드 밸브에 기반한 배기 챔버에서의 PEEP 조정. 안전 밸브는 물론 구현되어야합니다.
높은 수준의 개념은 문서 PDF를 참조하십시오.
전체 3D 부품 및 어셈블리는 특정 폴더에서 제공됩니다. 다른 Ambu 클론은 다른 dentions를 가질 수 있지만, 우리의 의도는 성인을 지원하기 위해 목적지에 맞는 다른 모델에 적합한 방식으로 발톱을 설계하는 것입니다. Solidworks로 설계되었습니다.
무료 뷰어 인 Edrawing을 다운로드하여 디자인을 볼 수 있습니다.
무료 뷰어를 사용하면 부품 (예 : 커버)을 숨기거나 일부 부품을 투명하게 만들 수 있으며 물론 기계 설계를 중심으로 축소, 회전 및 기본 탐색을 확대 할 수 있습니다.
자동 Ambu Actuator System.sldasm 파일을 열어 어셈블리를 확인하십시오.
부품 :
숫자로 시작하는 모든 부품은 https://www.mcmaster.com/ 부품입니다. 당신은 그들로부터 직접 부품을 오게하거나 동등한 부분을 찾을 수 있습니다.
Part 3D 인쇄는 3D-XXXX로 시작합니다. Onyx 플라스틱을 사용하여 3D 프린터에 액세스 할 수 있습니다.
주요 구성 요소는 https://www.pololu.com/product/2689의 스테퍼 모터입니다. 이것은 나사 (배달 속도의 속도를 위해 설계로 선택된)가 제공되지만 동일한 모터를 구매 하고이 모터를 사용하여 나사로 조정할 수 있습니다.
모터의 크기는 분당 60 개의 호흡으로 크기가 있습니다. 크기에 대한 계산 엑셀을 참조하십시오.
전자는 Arduino 또는 Particle.io를 기반으로 한 주 마이크로 프로세서를 갖도록 설계되었습니다.
Arduino는 잘 이용 가능하지만 입자 보드는 원격으로 업데이트 할 수 있습니다. (개발 중 플러스이지만 실제 환자와 함께 한 번 위험에 처해 있습니다).
선택된 Arduino는 https://www.pololu.com/product/2188입니다
마이크로 프로세서 보드는 4988 스테퍼 모터 드라이버 https://www.pololu.com/product/1182를 제어하여 "속도"에 대한 USIND 2 핀, 방향 및 펄스를 구동합니다. 이 펄스는 의료진의 설정 속도에 도달하기 위해 관리되어야하며 영감과 만료를 위해 "S"곡선을 관리 할 수도 있습니다.
물론, 스테퍼 모터에는 "0"이 있어야합니다. 모터를 0으로 "반환"하여 "기계적으로"정지 된 "메카로"가 정지되거나 위치가 0에 대한 센서를 추가하고 각각의 양압에 대해이 위치 "0"을 모니터링하여 달성 할 수 있습니다. 유연성은 스테퍼 모터를 사용 하여만 달성 할 수 있습니다.
시스템을 조금 더 개선하고 압력 설정을 갖기 위해 Bosch 280 https://www.adafruit.com/product/2652를 기반으로 Athmomospheric 압력 모니터를 사용하려고했습니다. 이를 통해 PID 루프를 사용하여 Ambiant 압력을 압력과 Ambu 배기 및 스테퍼 모터를 관리하는 압력과 비교할 수 있습니다. (또한 DRS의 최소 호흡 설정을 보장하기 위해 바이 패스로)
이 센서는 Ambu의 출력에 사용되었을 것입니다. Ambu의 기존 Peep 밸브를 사용하려는 경우에도 PEEP 압력 (표준 Peep 압력으로 5 ~ 20)을 모니터링하기위한 환자로부터의 복귀.
이 압력 센서는 또한 "보조 환기"를하기 위해 환자 호흡을 모니터링하는 데 사용되었으며, 물론 표준 인공 호흡기에 따라 분당 최소 호흡을 보장하는 소프트웨어가 있습니다.
Bosch 280 Athmospherique 센서를 사용하는 Precison은 곡선의 위치를 기준으로 5 ~ 10 %로 도전에 허용되는 정밀 범위였습니다.
모든 센서를 얻으면 정리를 테스트하고 검증 할 것입니다.
물론,이 센서는 "청소"요구 사항을 충족하지 않지만 변경 될 수 있으며, 오염을 피하기 위해 메인 "챔버"에 연결된 원격 작은 챈버에 장착 할 것입니다. 그러나 이것은 이상적이지 않습니다.
물론 배터리를 충전하고 요구 사항에 따라 3 시간 동안 전기를 유지하기위한 배터리 충전기 인 전원 공급 120-240 ~ 12 볼트가 필요하지만 이는 "선반에서"장비가 더 많습니다.
전기 소비를 크기의 배터리로 마무리해야합니다.
또한 "알람"의료 팀에 밝은 LED 조명과 부저를 추가해야합니다.
다시 말하지만, 이것은 여러 공급 업체의 표준 장비로 간주되며 우리는 그 점을 집중하지 않았습니다.
사용자 경험을 얻으려면 사용자 인터페이스가 의료 팀이 사용되는 것을 복제 할 수 있으므로 2 옵션을 선택했습니다.
1- 7.00 인치 터치 스크린 사용 2- 작은 3.2 인치 터치 스크린을 사용하여 비용을 절약하고 더 많은 가용성을 갖습니다.
7.00 화면은 https://www.robotshop.com/ca/fr/affichage-lcd-tactile-7-nextion-hmi.html입니다
3.20 화면은 https://www.robotshop.com/ca/fr/affichage-lcd-tactile-hmi-32-nextion.html도 Nextion입니다
이 시스템은 빠른 Deveolpement를위한 것이며 무료 "HMI"Intreface를 제공하며 Arduino 및 기타 마이크로 프로세서 보드와의 인터페이스에 대한 모든 코드를 제공합니다.
소프트웨어를 다운로드하여 https://nextion.tech/에서 Nextion에서 HMI를 설계 할 수 있습니다.
중국의 저렴한 버전도 있지만 중국 외부에는 사용할 수 없습니다.
7.00 인치 스크린은 곡선을 그릴 수 있으므로 실제 인공 호흡기에 사용되는 UI를 복제 할 수 있습니다.
복잡한 상자와 HMI LCD 화면 지원을 포함한 최종 개념은 확정되지 않았으며 완료해야합니다.
이것은 우리의 최우선 과제가 아니며 모든 테스트가 완료되면 "쉽게"수행 할 수 있습니다.
소프트웨어 WA 몇 단계로, 물론 우리는 POC, 개념 증명으로 시작하여 릴리아 전으로 발전했습니다.
POC : "콘솔의 매개 변수"를 기반으로 한 제어 모터는 서보에 의해 제어됩니다.
01 단계 : 센서 "ZERO"가 활성화되고 알람 생성 확인
단계 02 : "콘솔에서 파라미터 :
03 단계 : 변경 비율 푸시, 릴리스 공기 (비율 1/4 ~ 3/4) 매개 변수 FOM 콘솔을 기반으로
단계 04 : 여러 센서에서 압력을 읽고 0- ~ 60 mm의 압력을 결정하십시오.
단계 05 : 압력 센서를 기반으로 PID 제어 루프 추가
단계 06 : 사양에 따라 여러 알람에 대한 알람 추가
단계 07 : fio2 vt f ration의 경우 +/-로 HMI 화면 시작 시작
단계 08 : HMI의 테스트 기능 및 통합
단계 9 : HMI를 통해 데이터를 입력하려면 교정 절차
10 단계 : Ambu 내구성의 연소 및 검증.
모든 단계가 완료되고 연중 무휴 24 시간 실행되면 사전.
https://www.mcmaster.com/4125k21 압력 판독 값을 사용하여 보정을 수행해야합니다. 배송 전에 HMI를 통해 교정이 수행되고 입력됩니다.
물론, "기본"장비를 사용한 교정을 허용하기 위해 압력을 측정하기 위해 "워터 튜브"를 사용하는 교정 방법도 제공되어야합니다.
청소 절차는 AMBU 절차를 기반으로합니다. 운동권 압력에 사용되는 센서 인 경우, 청소 Shoud는 비용이 낮기 때문에 "센서 교체"를 고려하십시오. 특히 Bosch 또는 키 공급 업체에서 직접 센서를 소싱하면.
Stepper Motor, PID, HMI를 사용 하여이 개념의 간헐적 인 경우 주저하지 말고 저희에게 연락하십시오.
3 월 31 일 데드 라인이 .... 죽었더라도 우리는 여전히 계속 진행하고 있습니다.
