Robotic Ventilator

项目概述

你好，

在机器人设计和软件开发，医学博士和MD学生的关键人物中，我们决定自COVID-19危机以来就开始使用呼吸机。

由于我们在多个纵向机器人项目中共同努力，因此我们称其为机器人侦探团队。

我们还参加https://www.agorize.com/en/challenges/code-life-challenge?lang= en作为机器人团队。这是几天内设计呼吸机的挑战。

几乎没有想法之后，我们决定使用现有的手动呼吸机AMBU（请参阅网站），并使用步进电机控制流动，以精确控制气流，音量，每分钟的cylce。该设计可以适应类似的AMBU兼容手动呼吸机，以“自动化”通风过程。

感谢Paulo Arruda和Patrick Schmitt在深夜进行集思广益 /概念的头夜“工作”。

不幸的是，根据2020年3月31日，我们无法让所有零件都具有工作原型，因此我们决定公开分享我们的想法，以便我们可以继续建立和改进社区。

这家商店关闭了Aroud US（加拿大蒙特利尔），交付范围超出了2020年3月31日的原型。

因此，请随时从该建议中受到启发，并毫不犹豫地改进。

请随时通过电子邮件与我们联系，以获取任何特定问题。

规格

规范是循环：

压力控制高达40 CMH2O，到期压力高达25 cmh2o

呼吸比从每分钟6到40呼吸

可调的Inspiratiory时间I：

FIO2从21％到100％增加10％

触发时间和耐心

连接到标准面具

带有非呼吸阀（Y患者）的双电路

湿度和温度在我们的设计中不受控制

O2不读出我们的设计

O2传感器非常昂贵，并且“无法找到” @ 2020年3月底

概念

概念1：ML，F和I：通过软件调整E调整，窥视机械阀

概念1A：ML，F和I：通过软件调整，基于ML/F的模板调整O2的O2调整，以调整O2量。 （医院有调节流量的阀）

概念2：ML，F和I：E：E通过软件，PEEP机械阀进行调整，但是使用Electrovalve通过软件进行O2调整，将基于PWM进行脉冲，以使RO混合空气 / O2比率进行脉冲。

概念3：ML，F和I：通过软件，PEEP机械阀进行调整，但是使用Electrovalve通过软件进行O2调整，将基于PWM进行脉冲，以使RO混合空气 / O2比率以及基于螺线管阀到排气的排气室进行PEEP调整。当然需要实施安全阀。

有关高级概念，请参阅文档PDF。

机械零件

完整的3D零件和组件在特定文件夹中可用。不同的AMBU克隆可能具有不同的布置，但我们的目的是以这种方式设计爪子，它将适合遇到的不同模型以支持成年人。它是用固体设计设计的。

您可以下载免费的观看者，edrawing以查看设计。

自由观看者将允许您隐藏零件（例如盖子）或使某些零件透明，当然要放大机械设计，旋转和基本导航。

请打开自动AMBU执行器System.sldasm文件以查看程序集。

部分 ：

所有零件以一个数字开头，均为https://www.mcmaster.com/ parts。您可以直接从它们中调出零件，也可以找到等效零件。

第3D零件打印以3D-XXXX开始。我们可以使用Onyx塑料访问3D打印机。

主要组件是https://www.pololu.com/product/2689的步进电动机，该电动机配有螺钉（以交付速度选择在设计中选择），但是您可以购买相同的电动机并使用此电机https://wwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwww.com/

电动机的尺寸为每分钟60次呼吸，请参见尺寸的计算Excel。

电子零件

该电子设计为基于Arduino或粒子的主微处理器。

Arduino可以很好地使用，但是颗粒板具有远程更新的能力。 （在开发过程中加分，但是一旦与真正的患者一起运行）。

选定的Arduino是https://www.pololu.com/product/2188

微处理器板驾驶4988步进电机驱动程序https://www.pololu.com/product/1182，该驱动器可控制USIND 2引脚，方向和脉冲以“速度”。该脉冲需要设法从医疗团队中达到设置速度，并且也可以设法具有“ S”曲线以获得灵感和到期。

当然，步进电动机需要具有“零”，这可以通过“将”电动机“返回”到零并“机械地”停止，或者添加一个零位置的传感器并监视患者的每个正压“零”。仅通过使用步进电动机来实现灵活性。

为了改善系统的更多功能，并拥有压力设置，我们希望使用基于Bosch 280 https://www.adafruit.com/product/2652的Athmospheric压力监视器。这将使我们能够使用PID循环将Ambiant压力与压力与AMBU排气和管理步进电机进行比较。 （此外，使用旁路以确保DRS的最低呼吸设置）

即使我们想使用AMBU的现有窥视阀，这些传感器将在AMBU的输出中使用，从患者的返回到PEEP压力（从5到20）。

该压力传感器还用于监测患者呼吸，以进行“辅助通风”，当然有一个软件来确保按照标准呼吸机确保每分钟的最小呼吸。

使用Bosch 280 Athmospherique传感器的预期preston是根据曲线中的位置，从5％到10％，这是挑战的可接受的精度范围。

一旦获得所有传感器，我们还将测试和验证理论。

当然，这些传感器不符合“清洁”的要求，但这可以更改，我们将它们安装在连接到主“钱伯斯”的偏远的小木伯中，以避免污染，但这不是理想的。

其他电动零件

当然，我们需要有一个120-240至12伏的电力供应，电池充电器可以为电池充电并根据需要保持电力3小时，但这更多是“货架上的”设备。

我们需要最终确定电池尺寸的电池。

我们还应该将明亮的LED灯和蜂鸣器添加到“警报”医疗团队中。

同样，这是来自多个供应商的标准设备，我们没有集中这些点。

UI / UX接口

为了拥有用户体验，用户界面能够复制使用医疗团队的使用，我们选择了2个选项。

1-使用7.00英寸触摸屏2-使用较小的3.2英寸触摸屏节省成本并具有更多可用性

7.00屏幕是https://www.robotshop.com/ca/fr/affichage-lcd-tactile-7-nextion-hmi.html

3.20屏幕是https://www.robotshop.com/ca/fr/affichage-lcd-tactile-hmi-32-nextion.html

该系统适用于快速的DEVELPEMENT，并提供免费的“ HMI” Intreface，以及所有代码与Arduino和其他微处理器板接口。

您可以在https://nextion.tech/下载该软件以设计HMI。

中国也有一个更便宜的版本，但在中国以外没有可用的版本。

7.00英寸的屏幕能够绘制曲线，因此我们将能够复制实际呼吸机中使用的UI。

最终表壳 /框

最终概念包括一个复杂的盒子和对HMI LCD屏幕的支持，尚未完成，需要完成。

这不是我们的重中之重，一旦完成了所有测试，就很“容易”。

软件

软件WA分为几个步骤，当然，我们从POC，概念证明开始，并演变为预先蛋白。

• POC：基于“来自控制台的参数”卷的控制电动机由伺服器控制

• 步骤01：确保激活传感器“零”并创建警报

• 步骤02：根据“从控制台的参数：”每分钟更改周期：

• 步骤03：基于参数FOM控制台的更改比率推动，释放空气（比率1/4至3/4）

• 步骤04：从多个传感器读取压力，并确定压力从0-到-60 mm

• 步骤05：根据压力传感器添加PID控制环

• 步骤06：根据规范添加警报以添加多个警报

• 步骤07：使用+/- for fiO2 vt f评估启动HMI屏幕

• 步骤08：HMI的测试功能和集成

• 步骤09：通过HMI输入数据的校准过程

• 步骤10：烧毁和验证AMBU耐用性。

• 预发行一旦完成所有步骤并运行24/7。

校准

必须使用https://www.mcmaster.com/4125k21压力读数进行校准。校准将在发货前通过HMI进行并输入。

当然，还应提供一种使用“水管”来测量压力的校准方法，以允许使用“基本”设备进行校准。

打扫

清洁程序基于AMBU程序。如果传感器用于Athmosperic压力，则清洁毛刺考虑“替换传感器”，因为成本很低，尤其是如果Bosch或钥匙供应商的高量传感器采购直接传感器。

跟进

如果您使用步进电动机，PID，HMI对此概念有所了解，请随时与我们联系。

即使3月31日的死线已经死了，我们仍在继续继续前进。