Жалпы вентиляторду колдонуп DIY вентилятору: 8 кадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:38

Бул долбоор учурдагы COVID-19 пандемиясы сыяктуу коммерциялык вентиляторлор жетишсиз болгондо, авариялык сценарийлерде колдонуу үчүн вентиляторду чогултуу боюнча көрсөтмөлөрдү берет. Бул вентилятордун дизайнынын артыкчылыгы - бул негизинен медициналык коомчулук тарабынан кеңири колдонулган жана кабыл алынган кол менен желдетүүчү аппаратты колдонууну автоматташтыруу. Мындан тышкары, аны негизинен көпчүлүк ооруканалардын шарттарында бар компоненттерден чогултууга болот жана ал кандайдыр бир бөлүктөрдү (мисалы, 3d басып чыгаруу, лазердик кесүү ж.

Кап клапан маскасы (BVM), ошондой эле кол менен реаниматолог катары белгилүү, дем алуу жардамына муктаж бейтаптарга оң басымдуу вентиляцияны камсыз кылуу үчүн колдонулуучу прибор. Алар механикалык вентиляторлор жок болгондо бейтаптарды убактылуу вентиляциялоо үчүн колдонулат, бирок узак убакыт бою колдонулбайт, анткени алар адамдан баштыкты дем алуу мезгилинде кысууну талап кылат.

Бул DIY вентилятору BVMдин кысылышын автоматташтырып, бейтапты белгисиз убакытка чейин желдетүү үчүн колдонулушу мүмкүн. Кысуу BVMге оролгон кан басымын бир нече ирет үйлөө/өчүрүү аркылуу ишке ашат. Көпчүлүк ооруканалар кысылган аба жана вакуумдук розеткалар менен жабдылган, алар кан басымын манжасын үйлөө жана өчүрүү үчүн колдонулушу мүмкүн. Соленоиддик клапан Arduino микроконтроллери тарабынан башкарылган кысылган абанын агымын жөнгө салат.

BVM жана кан басымы манжетинен башка (экөө тең ооруканаларда мурунтан эле бар), бул дизайнга 100 долларга жетпеген бөлүктөр талап кылынат, аларды McMaster-Carr жана Amazon сыяктуу онлайн сатуучулардан оңой эле сатып алса болот. Сунушталган компоненттер жана сатып алуу шилтемелери берилет, бирок тизмедегилери жок болсо, көптөгөн бөлүктөрдү башка ушул сыяктуу компоненттер менен алмаштыра аласыз.

Ыраазычылыктар:

Мичиган университетинин профессору Рам Васудеванга бул долбоорду каржылоо үчүн өзгөчө рахмат жана Массачусетс штатынын госпиталынын Гарвардга караштуу тез жардам резиденциясынан жана медициналык экспертизасын бергени үчүн жана концепция боюнча пикирин билдиргени үчүн Мариама Рунси, MD.

Мен ошондой эле Кристофер Захнерди, MD жана UTMBдин доктору Айсен Чачинди тааныгым келет, алар ушул Нускаманы (жаңылык макала) жарыялоонун алдында ушундай дизайнга өз алдынча конверсиялашкан. Менин түзмөгүм жаңы эмес болсо да, мен анын кантип курулганын деталдуу эсепке алуу концепцияны кайра жаратууну же жакшыртууну каалаган башкаларга пайдалуу болот деп үмүттөнөм.

Жабдуулар

Медициналык компоненттер:

-Сумка клапан маскасы, ~ $ 30 (https://www.amazon.com/Simple-Breathing-Tool-Adult-Oxygen/dp/B082NK2H5R)

-Кан басымы манжети, ~ $ 17 (https://www.amazon.com/gp/product/B00VGHZG3C)

Электрондук компоненттер:

-Arduino Uno, ~ $ 20 (https://www.amazon.com/Arduino-A000066-ARDUINO-UNO-R3/dp/B008GRTSV6)

-3 тараптуу электромагниттик клапан (12V), ~ 30 $ (https://www.mcmaster.com/61975k413)

-12 В дубал адаптери, ~ 10 доллар (https://www.amazon.com/gp/product/B01GD4ZQRS)

-10к потенциометр, <$ 1 (https://www.amazon.com/gp/product/B07C3XHVXV)

-TIP120 Дарлингтон транзистору, ~ 2 $ (https://www.amazon.com/Pieces-TIP120-Power-Darlington-Transistors/dp/B00NAY1IBS)

-Миниатюралык нан, ~ 1 доллар (https://www.amazon.com/gp/product/B07PZXD69L)

-Жалгыз негизги зым, ~ 15 доллар ар кандай түстөрдүн бүтүндөй топтому үчүн (https://www.amazon.com/TUOFENG-Wire-Solid-differ-colored-spools/dp/B07TX6BX47)

Башка компоненттер:

-10-32 жип менен жабылган тикендүү шланг, ~ 4 $ (https://www.mcmaster.com/5346k93)

-(x2) 1/4 NPT жиптери бар пластикалык тикендүү түтүк, ~ 1 $ (https://www.mcmaster.com/5372k121)

-Пластикалык аралык, <$ 1 (https://www.mcmaster.com/94639a258)

-(x2) Кычкылтекке чыдамдуу кычкылтек түтүктөрү, ~ $ 10 (https://www.amazon.com/dp/B07S427JSY)

-Кичик куту же башка контейнер электроника жана клапан корпусу катары кызмат кылат

1 -кадам: Электрониканы тартыңыз

Катуу өзөктүү зымды жана миниатюралык нанды колдонуп, Arduino, TIP 120 жана потенциометрди туташтыруу схемасында көрсөтүлгөндөй туташтырыңыз. Сиз ошондой эле Arduino менен нан картасын бир картонго скотч менен жабыштыргыңыз келиши мүмкүн, анткени бул зымдардын кокусунан тартылышын чектөөгө жардам берет.

1k каршылыгы милдеттүү эмес экенин эске алыңыз. Бул электр шортыдан камсыздандыруу катары иштейт, бирок эгерде сизде жок болсо, аны зым менен алмаштырсаңыз болот жана баары жакшы иштеши керек.

Arduino клапанды түз айдай албайт, анткени ал Arduino чыгаруучу казыктары камсыз кыла алгандан көбүрөөк күчтү талап кылат. Анын ордуна, Arduino TIP 120 транзисторун башкарат, ал клапанды күйгүзүү жана өчүрүү үчүн которгуч сыяктуу иштейт.

Потенциометр "дем алуу ылдамдыгын жөндөө баскычы" катары иштейт. Казандын жөндөөсүн өзгөртүү чыңалуу сигналын Arduino A0 пинине өзгөртөт. Arduinoдо иштеген код бул чыңалууну "дем алуу ылдамдыгына" айлантат жана клапандын ачылуу жана жабылуу ылдамдыгын ага дал келтирет.

2 -кадам: Электрдик электромагниттик клапанды кошуу

Электрондук клапан ага туташкан зымдар менен жеткирилбейт, ошондуктан бул кол менен жасалышы керек.

Биринчиден, V+, V- жана GND үч бурамалуу терминалын ачуу үчүн Филлипс баш бурагычын колдонуп үстүнкү капкакты алып салыңыз (кайсынысын аныктоо үчүн сүрөттү караңыз)

Андан кийин зымдарды бурамалар менен кысыңыз. Мен V+ үчүн кызгылт сары же сары зымды колдонууну сунуштайт элем (же мурунку кадамда 12В зым үчүн кандай түстө болсоңуз), V- үчүн көк же кара, GND үчүн кара (же GND зымы үчүн колдонгон түсүңүздү) Мен V- жана GND үчүн кара түстү колдондум, бирок GND зымына кичинекей лента кийгизип койдум.

Зымдар бекитилгенден кийин, капкакты кайра салып, ордуна бурап коюңуз.

Андан кийин, зымдарды нан тактасына туташтырыңыз, жаңыртылган электр схемасында көрсөтүлгөндөй.

Түшүнүктүү болуш үчүн, схема да камтылган, бирок эгерде сиз мындай белгилерди билбесеңиз, аны этибарга албай койсоңуз болот:)

3 -кадам: Arduino кодун жана тест электроникасын жүктөө

Эгер сизде жок болсо, Arudino IDEди жүктөп алыңыз же Arduino веб редакторун ачыңыз (https://www.arduino.cc/en/main/software).

Эгерде сиз Arduino Create веб редакторун колдонуп жатсаңыз, бул долбоордун эскизине бул жерден кире аласыз. Эгерде сиз Arduino IDEди жергиликтүү түрдө компьютериңизде колдонуп жатсаңыз, анда эскизди ушул Нускамадан жүктөп алсаңыз болот.

Эскизди ачыңыз, USB принтер кабелин колдонуп Arduino компьютериңизге туташтырыңыз жана эскизди Arduinoго жүктөңүз. Эскизди жүктөөдө кыйынчылыктар болсо, жардамды бул жерден тапса болот.

Эми 12В электр булагын туташтырыңыз. Клапан мезгил -мезгили менен чыкылдатуу үнүн чыгарып, видеодо көрсөтүлгөндөй күйүп турушу керек. Эгер потенциометрдин баскычын сааттын жебеси боюнча бурсаңыз, ал тезирээк, ал эми сааттын жебесине каршы бурулса, жайыраак которулушу керек. Эгерде бул сиз көрүп жаткан жүрүм -турум болбосо, артка кайтыңыз жана мурунку бардык кадамдарды текшериңиз.

4 -кадам: Клапанга тикенек түтүктөрдү туташтыргыла

Клапандын үч порту бар: A, P жана Egzoz. Клапан иштебей турганда, А Чыгууга туташып, Р жабылат. Клапан активдүү болгондо, А Рга туташат жана Түтүн жабылат. Биз Pди кысылган аба булагына, Аны кан басымынын манжасына жана сорууну боштукка туташтырабыз. Бул конфигурация менен кан басымы манжетасы клапан активдүү болгондо үйлөнөт, ал эми клапан активдүү эмес болгондо өчөт.

Чыгаруу порту атмосферага ачык болушу үчүн иштелип чыккан, бирок биз аны вакуумга туташтырышыбыз керек, ошондо кан басымынын манжети тезирээк кетет. Бул үчүн, адегенде Чыгаруу портун каптаган кара пластик капкакты алып салыңыз. Андан кийин пластикалык аралыкты ачык жиптердин үстүнө коюп, үстүнө жез тикендүү туташтыргычты тиркеңиз.

А жана П портторуна пластик тикендүү туташтыргычтарды бекиткиле.

5 -кадам: Электроника үчүн турак жай түзүү

Зымдардын бири да өз ордунда ширетилбегендиктен, аларды кокусунан тартылып, ажыратылып калуудан коргоо керек. Бул аларды коргонуу корпусуна жайгаштыруу аркылуу жасалышы мүмкүн.

Турак жай үчүн мен кичинекей картон кутучаны колдондум (кээ бир бөлүктөрү McMaster жеткирүү кутучаларынын бири). Кааласаңыз, кичинекей tupperware контейнерин же башка нерселерди колдонсоңуз болот.

Биринчиден, контейнерге клапанды, Arduino жана миниатюралык нан тактасын коюңуз. Андан кийин контейнерде 12В электр кабели жана аба түтүктөрү үчүн тешиктерди тешиңиз. Тешиктер бүткөндөн кийин ысык клей, скотч же сыдырма менен клапанды, Arduino жана breadboardду каалаган жерлерине байлаңыз.

6 -кадам: BVMге кан басымын манжета менен ороп коюңуз

Инфляция лампасын кан басымынын манжасынан ажыратыңыз (аны жөн эле сууруп алышыңыз керек). Кийинки кадамда бул түтүк электрондук клапанга туташтырылат.

Кан басымын манжетаны BVMге ороп коюңуз. Баштыкты урабай, манжеттин мүмкүн болушунча бекем экенин текшериңиз.

7 -кадам: Air Tubes тиркөө

Акыркы кадам - кан басымынын манжетин, кысылган аба булагын жана вакуум булагын электрондук клапанга туташтыруу.

Кан басымын манжетаны клапандын А терминалына туташтырыңыз.

Кычкылтек түтүгүн колдонуп, клапандын P терминалын кысылган аба булагына туташтырыңыз. Көпчүлүк ооруканаларда 4 бар (58 psi) басымда кысылган аба розеткалары болушу керек (булак).

Башка кычкылтек түтүгүн колдонуп, клапандын Чыгаруу терминалын боштук булагына туташтырыңыз. Көпчүлүк ооруканаларда атмосферанын астында 400mmHg (7.7 psi) боштук түйүндөрү болушу керек (булак).

Аппарат азыр BVMдин чыгышын пациенттин өпкөсүнө туташтыруу үчүн керектүү түтүктөрдөн/адаптерлерден башка толук. Мен саламаттыкты сактоо адиси эмесмин, ошондуктан мен бул компонентти дизайнга кошкон жокмун, бирок алар оорукананын каалаган шартында жеткиликтүү болот деп болжолдонууда.

8 -кадам: Түзмөктү сыноо

Аппаратты сайыңыз. Эгерде баары туура туташтырылган болсо, кан басымы манжети видеодо көрсөтүлгөндөй мезгил -мезгили менен үйлөп турушу керек.

Мен саламаттыкты сактоо боюнча профессионал эмесмин, андыктан оорукананын кысылган аба же вакуумдук түйүндөрүнө кире албайм. Ошондуктан, мен кичинекей аба компрессорун жана вакуумдук насосту колдонуп аппаратты үйүмдө сынап көрдүм. Мен оорукананын түйүндөрүн максималдуу түрдө симуляциялоо үчүн компрессордогу басымдын жөндөгүчүн 4 барга (58 psi) жана вакуумду -400 mmHg (-7.7 psi) койдум.

Кээ бир баш тартуу жана эске алуу керек нерселер:

-Дем алуу ылдамдыгын потенциометрди буруп туураласа болот (мүнөтүнө 12-40 дем ортосунда). Менин кысылган аба/вакуум орнотуумду колдонуп, мен мүнөтүнө ~ 20 дем алуудан жогору кан басымы манжеттин дем алуу ортосунда толугу менен өчүп калууга убактысы жок экенин байкадым. Ооруканадагы аба түйүндөрүн колдонууда бул көйгөй болбошу мүмкүн, мен басымдын төмөндөшү жок эле агымдын ылдамдыгын жогорулатат деп ойлойм, бирок так билбейм.

-Сумка клапаны ар бир дем алуу учурунда толугу менен кысылган эмес. Бул бейтаптардын өпкөсүнө аба жетишсиздигине алып келиши мүмкүн. Медициналык аба жолунун манекенинде тестирлөө андай болгонун аныктай алат. Эгер ошондой болсо, анда, балким, ар бир дем учурунда инфляциянын убактысын көбөйтүү менен оңдосо болот, бул Arduino кодун түзөтүүнү талап кылат.

-Мен кан басымынын максималдуу басымын текшерген жокмун. 4 бар, адатта, кан басымын өлчөө үчүн тартылган басымдан алда канча жогору. Кан басымынын манжети менин тестирлөө учурунда сынган жок, бирок бул манжеттин басымы дефляцияга чейин толук теңелишине уруксат берилсе, мындай болбойт дегенди билдирбейт.

-A BVM клапан менен пациенттин мурду/оозунун ортосунда эч кандай кошумча түтүк жок абаны колдоо үчүн иштелип чыккан. Ошентип, реалдуу колдонуу үчүн, BVM менен пациенттин ортосундагы трубанын узундугу минималдуу болушу керек.

-Бул вентилятордун дизайны FDA тарабынан бекитилген эмес жана аны АКЫРКЫ РЕСОРТ тандоосу катары кароо керек. Оорукананын жабдууларынан жана коммерциялык бөлүктөрүнөн жакшыраак/татаал альтернативалар жок болгон учурларда чогултуу үчүн атайылап иштелип чыккан. Жакшыртуулар кубатталат!