Ventilatori DIY duke përdorur pajisje të zakonshme mjekësore: 8 hapa

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:12

Ky projekt jep udhëzime për montimin e një ventilatori të ndërrimit për t'u përdorur në skenarët e urgjencës kur nuk janë të mjaftueshëm ventilatorët komercialë, siç është pandemia aktuale COVID-19. Një avantazh i këtij modeli të ventilatorit është se ai në thelb thjesht automatizon përdorimin e një pajisjeje ventilimi manual që tashmë është përdorur gjerësisht dhe pranuar nga komuniteti mjekësor. Plus, mund të mblidhet kryesisht nga përbërës që janë tashmë të disponueshëm në shumicën e mjediseve spitalore dhe nuk kërkon fabrikim me porosi të ndonjë pjese (p.sh. printim 3D, prerje me lazer, etj.).

Një maskë valvulash qese (BVM), e njohur gjithashtu si një ringjallës manual, është një pajisje dore e përdorur për të siguruar ventilim me presion pozitiv për pacientët që kanë nevojë për ndihmë në frymëmarrje. Ato përdoren për të siguruar ventilim të përkohshëm për pacientët kur ventilatorët mekanikë nuk janë të disponueshëm, por nuk përdoren për periudha të zgjatura kohore sepse kërkojnë që njeriu të shtrydh qesen në intervale të rregullta të frymëmarrjes.

Ky ventilator DIY automatizon shtrydhjen e një BVM në mënyrë që të mund të përdoret për të ventiluar një pacient për një kohë të pacaktuar. Shtrydhja arrihet duke fryrë/fryrë në mënyrë të përsëritur një pranga të presionit të gjakut të mbështjellë rreth BVM. Shumica e spitaleve janë të pajisur me ajër të kompresuar dhe priza muri me vakum, të cilat mund të përdoren për të fryrë dhe fryrë manshetën e presionit të gjakut, respektivisht. Një valvul solenoid rregullon rrjedhën e ajrit të ngjeshur, i cili kontrollohet nga një mikrokontrollues Arduino.

Përveç BVM dhe pranga e presionit të gjakut (të dyja tashmë të disponueshme në spitale), ky dizajn kërkon pjesë me vlerë më pak se 100 dollarë, të cilat mund të blihen lehtësisht nga shitësit në internet si McMaster-Carr dhe Amazon. Komponentët e sugjeruar dhe lidhjet e blerjes janë dhënë, por mund të ndërroni shumë prej pjesëve me përbërës të tjerë të ngjashëm nëse ato të listuara nuk janë të disponueshme.

Mirënjohje:

Falënderime të veçanta për profesorin Ram Vasudevan në Universitetin e Miçiganit për financimin e këtij projekti dhe Mariama Runcie, MD nga Residence e Mjekësisë Emergjente të Harvardit në Spitalin e Përgjithshëm të Massachusetts dhe Brigham dhe Spitalin e Grave për dhënien e ekspertizës së saj mjekësore dhe dhënien e reagimeve mbi konceptin.

Unë gjithashtu dua të njoh Christopher Zahner, MD dhe Aisen Chacin, PhD nga UTMB të cilët konverguan në mënyrë të pavarur në një dizajn të ngjashëm para se të postoja këtë Instructable (artikull lajmi). Ndërsa pajisja ime nuk është e re, shpresoj që kjo llogari e detajuar se si është ndërtuar do të jetë e dobishme për të tjerët që kërkojnë të rikrijojnë ose përmirësojnë konceptin.

Furnizimet

Përbërësit mjekësorë:

-Maskë valvulash qese, 30 dollarë (https://www.amazon.com/Simple-Breathing-Tool-Adult-Oxygen/dp/B082NK2H5R)

-Pranga e presionit të gjakut, 17 dollarë (https://www.amazon.com/gp/product/B00VGHZG3C)

Komponentët elektronikë:

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

-Vala valvula elektronike me 3 drejtime (12V), ~ 30 dollarë (https://www.mcmaster.com/61975k413)

-Përshtatës muri 12 V, 10 dollarë (https://www.amazon.com/gp/product/B01GD4ZQRS)

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

-TAN1 transistor Darlington, 2 dollarë (https://www.amazon.com/Pieces-TIP120-Power-Darlington-Transistors/dp/B00NAY1IBS)

-Burboard i vogël, 1 dollarë (https://www.amazon.com/gp/product/B07PZXD69L)

-Tel me një bërthamë, 15 dollarë për një grup të tërë ngjyrash të ndryshme (https://www.amazon.com/TUOFENG-Wire-Solid-different-colored-spools/dp/B07TX6BX47)

Komponentë të tjerë:

-Tub me gjemba bronzi i përshtatshëm me 10-32 fije, ~ 4 $ (https://www.mcmaster.com/5346k93)

-(x2) Pajisje tubi me gjemba plastike me 1/4 fije NPT, ~ 1 $ (https://www.mcmaster.com/5372k121)

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

-(x2) Tubat e oksigjenit rezistent ndaj shtypjes, 10 dollarë (https://www.amazon.com/dp/B07S427JSY)

-Kuti e vogël ose enë tjetër për të shërbyer si pajisje elektronike dhe valvulash

Hapi 1: Lidhni elektronikën

Duke përdorur tela me bërthamë të ngurtë dhe tabelën e miniaturës, lidhni Arduino, TIP 120 dhe potenciometrin siç tregohet në diagramin e instalimeve elektrike. Ju gjithashtu mund të dëshironi të ngjitni ose ngjitni nxehtë Arduino dhe bukën në një copë kartoni, pasi kjo do të ndihmojë në kufizimin e tërheqjeve të rastësishme në tela.

Vini re se rezistenca 1k është opsionale. Punon si sigurim kundër pantallonave të shkurtra elektrike, por nëse nuk keni një të shtrirë përreth, thjesht mund ta zëvendësoni me një tel dhe gjithçka duhet të funksionojë mirë.

Arduino nuk mund ta drejtojë valvulën drejtpërdrejt sepse kërkon më shumë energji sesa mund të ofrojnë kunjat e daljes së Arduino. Në vend të kësaj, Arduino drejton transistorin TIP 120, i cili vepron si një ndërprerës për të ndezur dhe fikur valvulën.

Potenciometri vepron si një "çelës për rregullimin e ritmit të frymëmarrjes". Ndryshimi i cilësimit të tenxhere ndryshon sinjalin e tensionit në kunjin A0 të Arduino. Kodi që funksionon në Arduino e shndërron atë tension në një "normë të frymëmarrjes" dhe përcakton shkallën e hapjes dhe mbylljes së valvulës që të përputhet me të.

Hapi 2: Lidhni valvulën solenoide elektronike

Valvula elektronike nuk transportohet me asnjë tela të lidhur me të, kështu që kjo duhet të bëhet me dorë.

Së pari, hiqni kapakun e sipërm duke përdorur një kaçavidë Phillips për të ekspozuar tre terminalet e tij të vidave, V+, V- dhe GND (konsultohuni me foton për të përcaktuar se cila është cila)

Pastaj, lidhni telat duke i kapur me vida. Unë do të sugjeroja të përdorni tela portokalli ose të verdhë për V+ (ose çfarëdo ngjyre që keni përdorur për tela 12V në hapin e mëparshëm), blu ose të zezë për V- dhe të zezë për GND (ose çfarëdo ngjyre që keni përdorur për tela GND në hapi i mëparshëm. Kam përdorur të zezën si për V- ashtu edhe për GND, por kam vënë një copë kasetë të vogël në tela GND në mënyrë që t'i dalloj ato.

Pasi telat janë ngjitur, vendoseni mbulesën përsëri dhe vidhoseni në vend.

Pastaj, lidhni telat me tabelën e bukës siç tregohet në diagramin e përditësuar të instalimeve elektrike.

Për qartësi, përfshihet edhe një diagram qarkor, por nëse nuk jeni të njohur me atë lloj shënimi, thjesht mund ta injoroni:)

Hapi 3: Ngarko Arduino Code dhe Test Elektronikë

Nëse nuk e keni tashmë, shkarkoni Arudino IDE ose hapni redaktorin e uebit Arduino (https://www.arduino.cc/en/main/software).

Nëse jeni duke përdorur redaktuesin e krijimit të uebit Arduino, mund të hyni në skicën për këtë projekt këtu. Nëse jeni duke përdorur Arduino IDE lokalisht në kompjuterin tuaj, mund ta shkarkoni skicën nga ky Instructable.

Hapni skicën, lidhni Arduino me kompjuterin tuaj duke përdorur një kabllo printer USB dhe ngarkoni skicën në Arduino. Nëse keni probleme me ngarkimin e skicës, ndihma mund të gjendet këtu.

Tani lidhni furnizimin me energji 12V. Valvula duhet të bëjë periodikisht një tingull klikimi dhe të ndizet, siç tregohet në video. Nëse e ktheni çelësin e potenciometrit në drejtim të akrepave të orës, ai duhet të kalojë më shpejt dhe më ngadalë nëse e ktheni në drejtim të kundërt. Nëse kjo nuk është sjellja që shihni, kthehuni dhe kontrolloni të gjitha hapat e mëparshëm.

Hapi 4: Bashkoni lidhëset me tuba me gjemba në valvul

Valvula ka tre porte: A, P dhe Shter. Kur valvula është joaktive, A është e lidhur me Shter dhe P është e mbyllur. Kur valvula është aktive, A lidhet me P dhe shkarkimi mbyllet. Ne do ta lidhim P me një burim ajri të ngjeshur, A me prangën e presionit të gjakut dhe shkarkimin me një vakum. Me këtë konfigurim, pranga e presionit të gjakut do të fryhet kur valvula është aktive dhe do të fryhet kur valvula është joaktive.

Porti i shkarkimit është krijuar vetëm për të qenë i hapur ndaj atmosferës, por ne duhet ta lidhim atë me një vakum në mënyrë që pranga e presionit të gjakut të deflatohet më shpejt. Për ta bërë këtë, së pari hiqni kapakun e zi plastik që mbulon portën e shkarkimit. Pastaj vendosni ndarësin plastik mbi fijet e ekspozuara dhe ngjitni lidhësin me gjemba prej bronzi në krye.

Bashkangjitni lidhësit plastikë me gjemba në portet A dhe P. Shtrëngoni me një pikëllim për të siguruar që të mos ketë rrjedhje.

Hapi 5: Krijo Strehim për Elektronikë

Meqenëse asnjë prej telave nuk është ngjitur në vend, është e rëndësishme t'i mbroni ato nga tërheqja dhe shkëputja aksidentale. Kjo mund të bëhet duke i vendosur ato në një strehë mbrojtëse.

Për strehimin, kam përdorur një kuti të vogël kartoni (një nga kutitë e transportit McMaster u fut në disa pjesë). Ju gjithashtu mund të përdorni një enë të vogël tupperware, ose diçka më të preferuar nëse dëshironi.

Së pari, vendosni valvulën, Arduino dhe bukën miniaturë në enë. Pastaj hapni/shponi vrima në enë për kabllon e energjisë 12V dhe tubat e ajrit. Pasi të kenë mbaruar vrimat, ngjitësi i nxehtë, kaseta ose zinxhiri lidhin valvulën, Arduino dhe pjatën në vendet e tyre të dëshiruara.

Hapi 6: Mbështillni manshetën e presionit të gjakut rreth BVM

Shkëputeni llambën e inflacionit nga pranga e presionit të gjakut (ju duhet të jeni në gjendje ta hiqni atë). Në hapin tjetër, ky tub do të lidhet me valvulën elektronike.

Mbështillni prangën e presionit të gjakut rreth BVM. Sigurohuni që pranga të jetë sa më e fortë pa e rrëzuar çantën.

Hapi 7: Bashkoni tubat e ajrit

Hapi i fundit është lidhja e prangës së presionit të gjakut, burimit të ajrit të ngjeshur dhe burimit të vakumit me valvulën elektronike.

Lidhni prangën e presionit të gjakut me terminalin A të valvulës.

Duke përdorur një tub oksigjeni, lidhni terminalin P të valvulës me burimin e ajrit të ngjeshur. Shumica e spitaleve duhet të kenë dalje ajri të kompresuar të disponueshëm me një presion prej 4 bar (58 psi) (burimi).

Duke përdorur një tub tjetër oksigjeni, lidhni terminalin e shkarkimit të valvulës me burimin e vakumit. Shumica e spitaleve duhet të kenë priza vakumi të disponueshme në 400mmHg (7.7 psi) nën atmosferë (burimi).

Pajisja tani është e kompletuar përveç tubave/përshtatësve të nevojshëm për të lidhur daljen e BVM me mushkëritë e pacientit. Unë nuk jam një profesionist i kujdesit shëndetësor, kështu që nuk i përfshiva ato përbërës në dizajn, por supozohet se ato do të ishin të disponueshme në çdo mjedis spitalor.

Hapi 8: Testoni pajisjen

Lidhni pajisjen. Nëse gjithçka është e lidhur siç duhet, pranga e presionit të gjakut duhet të fryhet dhe të fryhet periodikisht, siç tregohet në video.

Unë nuk jam një profesionist i kujdesit shëndetësor, kështu që nuk kam qasje në ajër të kompresuar spitalor ose priza vakumi. Prandaj, kam përdorur një kompresor të vogël ajri dhe pompë vakumi për të testuar pajisjen në shtëpinë time. Vendosa rregullatorin e presionit në kompresor në 4 bar (58 psi) dhe vakumin në -400 mmHg (-7.7 psi) për të simuluar daljet spitalore sa më mirë që të jetë e mundur.

Disa mohime dhe gjëra për t'u marrë parasysh:

-Shkalla e frymëmarrjes mund të rregullohet duke e kthyer potenciometrin (midis 12-40 frymëmarrjeve në minutë). Duke përdorur rregullimin e ajrit të kompresuar/vakumit, vura re se për ritmet e frymëmarrjes më të mëdha se 20 breath frymëmarrje në minutë, mansheta e presionit të gjakut nuk ka kohë të fryhet plotësisht midis frymëmarrjeve. Kjo mund të mos jetë një çështje kur përdorni daljet e ajrit në spital të cilat supozoj se mund të ofrojnë norma më të larta të rrjedhjes pa aq shumë rënie të presionit, por nuk e di me siguri.

-Valva e çantës nuk është e ngjeshur plotësisht gjatë çdo frymëmarrjeje. Kjo mund të rezultojë në pompimin e ajrit të pamjaftueshëm në mushkëritë e pacientëve. Testimi në një manikyr mjekësor të rrugëve të frymëmarrjes mund të zbulojë nëse është kështu. Nëse është kështu, kjo ndoshta mund të korrigjohet duke rritur kohën e inflacionit gjatë çdo frymëmarrjeje, e cila do të kërkonte redaktimin e kodit Arduino.

-Nuk kam testuar kapacitetin maksimal të presionit për prangën e presionit të gjakut. 4 bar është shumë më i lartë se presioni i përfshirë normalisht në marrjen e një matjeje të presionit të gjakut. Pranga e presionit të gjakut nuk u prish gjatë testimit tim, por kjo nuk do të thotë se nuk mund të ndodhë nëse presioni në pranga lejohet të barazohet plotësisht para se të fryhet.

-A BVM është krijuar për të siguruar mbështetje ajri pa ndonjë tub shtesë midis valvulës dhe hundës/gojës së pacientit. Kështu, për një aplikim të vërtetë, gjatësia e tubave midis BVM dhe pacientit duhet të mbahet në minimum.

-Ky model i ventilatorit nuk është miratuar nga FDA dhe duhet të konsiderohet vetëm si një opsion i FUNDIT TES RESORTIT. Wasshtë projektuar qëllimisht që të jetë e lehtë për tu montuar nga pajisjet spitalore dhe pjesët komerciale për situatat kur alternativat më të mira/më të sofistikuara thjesht nuk janë të disponueshme. Përmirësimet inkurajohen!