你好,
在機器人設計和軟件開發,醫學博士和MD學生的關鍵人物中,我們決定自COVID-19危機以來就開始使用呼吸機。
由於我們在多個縱向機器人項目中共同努力,因此我們稱其為機器人偵探團隊。
我們還參加https://www.agorize.com/en/challenges/code-life-challenge?lang= en作為機器人團隊。這是幾天內設計呼吸機的挑戰。
幾乎沒有想法之後,我們決定使用現有的手動呼吸機AMBU(請參閱網站),並使用步進電機控制流動,以精確控制氣流,音量,每分鐘的cylce。該設計可以適應類似的AMBU兼容手動呼吸機,以“自動化”通風過程。
感謝Paulo Arruda和Patrick Schmitt在深夜進行集思廣益 /概念的頭夜“工作”。
不幸的是,根據2020年3月31日,我們無法讓所有零件都具有工作原型,因此我們決定公開分享我們的想法,以便我們可以繼續建立和改進社區。
這家商店關閉了Aroud US(加拿大蒙特利爾),交付範圍超出了2020年3月31日的原型。
因此,請隨時從該建議中受到啟發,並毫不猶豫地改進。
請隨時通過電子郵件與我們聯繫,以獲取任何特定問題。
規範是循環:
壓力控制高達40 CMH2O,到期壓力高達25 cmh2o
呼吸比從每分鐘6到40呼吸
可調的Inspiratiory時間I:
FIO2從21%到100%增加10%
觸發時間和耐心
連接到標準面具
帶有非呼吸閥(Y患者)的雙電路
濕度和溫度在我們的設計中不受控制
O2不讀出我們的設計
O2傳感器非常昂貴,並且“無法找到” @ 2020年3月底
概念1:ML,F和I:通過軟件調整E調整,窺視機械閥
概念1A:ML,F和I:通過軟件調整,基於ML/F的模板調整O2的O2調整,以調整O2量。 (醫院有調節流量的閥)
概念2:ML,F和I:E:E通過軟件,PEEP機械閥進行調整,但是使用Electrovalve通過軟件進行O2調整,將基於PWM進行脈衝,以使RO混合空氣 / O2比率進行脈衝。
概念3:ML,F和I:通過軟件,PEEP機械閥進行調整,但是使用Electrovalve通過軟件進行O2調整,將基於PWM進行脈衝,以使RO混合空氣 / O2比率以及基於螺線管閥到排氣的排氣室進行PEEP調整。當然需要實施安全閥。
有關高級概念,請參閱文檔PDF。
完整的3D零件和組件在特定文件夾中可用。不同的AMBU克隆可能具有不同的佈置,但我們的目的是以這種方式設計爪子,它將適合遇到的不同模型以支持成年人。它是用固體設計設計的。
您可以下載免費的觀看者,edrawing以查看設計。
自由觀看者將允許您隱藏零件(例如蓋子)或使某些零件透明,當然要放大機械設計,旋轉和基本導航。
請打開自動AMBU執行器System.sldasm文件以查看程序集。
部分 :
所有零件以一個數字開頭,均為https://www.mcmaster.com/ parts。您可以直接從它們中調出零件,也可以找到等效零件。
第3D零件打印以3D-XXXX開始。我們可以使用Onyx塑料訪問3D打印機。
主要組件是https://www.pololu.com/product/2689的步進電動機,該電動機配有螺釘(以交付速度選擇在設計中選擇),但是您可以購買相同的電動機並使用此電機https://wwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwww.com/
電動機的尺寸為每分鐘60次呼吸,請參見尺寸的計算Excel。
該電子設計為基於Arduino或粒子的主微處理器。
Arduino可以很好地使用,但是顆粒板具有遠程更新的能力。 (在開發過程中加分,但是一旦與真正的患者一起運行)。
選定的Arduino是https://www.pololu.com/product/2188
微處理器板駕駛4988步進電機驅動程序https://www.pololu.com/product/1182,該驅動器可控制USIND 2引腳,方向和脈衝以“速度”。該脈衝需要設法從醫療團隊中達到設置速度,並且也可以設法具有“ S”曲線以獲得靈感和到期。
當然,步進電動機需要具有“零”,這可以通過“將”電動機“返回”到零並“機械地”停止,或者添加一個零位置的傳感器並監視患者的每個正壓“零”。僅通過使用步進電動機來實現靈活性。
為了改善系統的更多功能,並擁有壓力設置,我們希望使用基於Bosch 280 https://www.adafruit.com/product/2652的Athmospheric壓力監視器。這將使我們能夠使用PID循環將Ambiant壓力與壓力與AMBU排氣和管理步進電機進行比較。 (此外,使用旁路以確保DRS的最低呼吸設置)
即使我們想使用AMBU的現有窺視閥,這些傳感器將在AMBU的輸出中使用,從患者的返回到PEEP壓力(從5到20)。
該壓力傳感器還用於監測患者呼吸,以進行“輔助通風”,當然有一個軟件來確保按照標準呼吸機確保每分鐘的最小呼吸。
使用Bosch 280 Athmospherique傳感器的預期preston是根據曲線中的位置,從5%到10%,這是挑戰的可接受的精度範圍。
一旦獲得所有傳感器,我們還將測試和驗證理論。
當然,這些傳感器不符合“清潔”的要求,但這可以更改,我們將它們安裝在連接到主“錢伯斯”的偏遠的小木伯中,以避免污染,但這不是理想的。
當然,我們需要有一個120-240至12伏的電力供應,電池充電器可以為電池充電並根據需要保持電力3小時,但這更多是“貨架上的”設備。
我們需要最終確定電池尺寸的電池。
我們還應該將明亮的LED燈和蜂鳴器添加到“警報”醫療團隊中。
同樣,這是來自多個供應商的標准設備,我們沒有集中這些點。
為了擁有用戶體驗,用戶界面能夠複製使用醫療團隊的使用,我們選擇了2個選項。
1-使用7.00英寸觸摸屏2-使用較小的3.2英寸觸摸屏節省成本並具有更多可用性
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
該系統適用於快速的DEVELPEMENT,並提供免費的“ HMI” Intreface,以及所有代碼與Arduino和其他微處理器板接口。
您可以在https://nextion.tech/下載該軟件以設計HMI。
中國也有一個更便宜的版本,但在中國以外沒有可用的版本。
7.00英寸的屏幕能夠繪製曲線,因此我們將能夠複製實際呼吸機中使用的UI。
最終概念包括一個複雜的盒子和對HMI LCD屏幕的支持,尚未完成,需要完成。
這不是我們的重中之重,一旦完成了所有測試,就很“容易”。
軟件WA分為幾個步驟,當然,我們從POC,概念證明開始,並演變為預先蛋白。
POC:基於“來自控制台的參數”卷的控制電動機由伺服器控制
步驟01:確保激活傳感器“零”並創建警報
步驟02:根據“從控制台的參數:”每分鐘更改週期:
步驟03:基於參數FOM控制台的更改比率推動,釋放空氣(比率1/4至3/4)
步驟04:從多個傳感器讀取壓力,並確定壓力從0-到-60 mm
步驟05:根據壓力傳感器添加PID控制環
步驟06:根據規範添加警報以添加多個警報
步驟07:使用+/- for fiO2 vt f評估啟動HMI屏幕
步驟08:HMI的測試功能和集成
步驟09:通過HMI輸入數據的校準過程
步驟10:燒毀和驗證AMBU耐用性。
預發行一旦完成所有步驟並運行24/7。
必須使用https://www.mcmaster.com/4125k21壓力讀數進行校準。校準將在發貨前通過HMI進行並輸入。
當然,還應提供一種使用“水管”來測量壓力的校準方法,以允許使用“基本”設備進行校準。
清潔程序基於AMBU程序。如果傳感器用於Athmosperic壓力,則清潔毛刺考慮“替換傳感器”,因為成本很低,尤其是如果Bosch或鑰匙供應商的高量傳感器採購直接傳感器。
如果您使用步進電動機,PID,HMI對此概念有所了解,請隨時與我們聯繫。
即使3月31日的死線已經死了,我們仍在繼續繼續前進。