Hack The Crisis: Ventilator DIY pentru meșteșugari studenți

Se presupune că numai orașul New York are nevoie de mii de mașini de respirație, care nu sunt disponibile în număr suficient. Producătorii medicali au crescut producția. General Motors, care operează în conformitate cu Legea producției apărării, a declarat că va livra 30, 000 de unități până în august. Chiar și companii precum Dyson și Tesla sunt în sărite.

Însă ventilatoarele utilizate în SUA sunt mașini sofisticate, cu o înaltă tehnologie, care costă de la $ 5, 000 la $ 5 0,000 fiecare și au nevoie de o mulțime de componente specializate dintr-o gamă largă de furnizori - mulți dintre care sunt offshore, cu personal redus sau sunt în prezent blocate.

Ca o alternativă pragmatică, studenții de la Brown School of Engineering de la Universitatea Rice au creat un dispozitiv de bază din piese din afara raftului, care furnizează ventilație de spital, dar costă doar câteva sute de dolari.

Elementele de bază ale ventilatoarelor sunt destul de simple. Coronavirusul poate provoca inflamații în plămâni, care blochează membranele care transferă oxigenul din aer în sânge. Ventilatoarele de la pat ajută la împingerea aerului în plămâni pentru a le deschide. Pacientul capătă mai mult oxigen și are posibilitatea de a se stabiliza și recupera.

Anul trecut, o echipă principală de studenți în inginerie bio și mecanică care lucrează la Rice's Oshman Engineering Design Kitchen (OEDK) a proiectat și a construit un dispozitiv rentabil care automatizează compresia măștilor manuale cu supapă. O BVM constă dintr-o cameră de aer flexibilă, atașată la o mască de față. Stoarcerea pungii forțează aerul printr-o supapă unidirecțională și în plămânii pacienților intubați cu dificultăți de respirație pe cont propriu. Aceste măști au fost folosite de aproape 70 ani și sunt purtate de obicei de personal medical de urgență. Peste 100 milioane BVM sunt fabricate în întreaga lume în fiecare an.

Dar măștile sunt dificil de stoarse cu mâna mai mult de câteva minute la un moment dat. Sistemul automat poate efectua această sarcină timp de ore. Studenții au folosit un motor standard $ 25 și un microcontroller $ 5 pentru a alimenta și programa sistemul. „Compresorul” unității este un dispozitiv cu cremalieră și pinion fabricat în principal din 3 piese din plastic imprimate D cu palete atașate care stoarce ciclic sacul. Aceștia au anticipat că dispozitivul va fi util în spitale cu resurse reduse din țările în curs de dezvoltare sau în timpul situațiilor de urgență, atunci când ventilatoarele portabile nu dispun de resurse reduse.

Acum, odată cu declanșarea crizei COVID-19, solicitările se revarsă în universitate în căutarea planurilor pentru prototipul timpuriu. Personalul de la OEDK Rice a modernizat rapid prototipul studenței într-o unitate ApolloBVM mai robustă, concepută pentru a fi de calitate medicală și, de asemenea, suficient de economică pentru a fi considerată de unică folosință.

ApolloBVM este construit din unele 3 piese tipărite D și tăiate cu laser, dar majoritatea componentelor sunt ușor de obținut prin intermediul retailerilor online și al magazinelor de hardware. Aceasta include motoare goBilda din Servo City, angrenaje și elemente de fixare de la McMaster-Carr și piese electrice de la Mouser. Ambu face BVM de bază. Iar o placă Arduino, cumpărată de pe Amazon, facilitează programarea care permite utilizatorilor să ajusteze rata de livrare a aerului către pacienți.

Unitatea automatizată BVM a fost construită cu mai puțin de $ 250, un cost semnificativ mai mic decât cel al ventilatoarelor comerciale la nivel de intrare.

Dispozitivul găzduiește oxigenul pe bază de perete sau rezervor printr-un port standard de admisie la presiune joasă. Un ecran LCD permite utilizatorilor să stabilească parametrii de operare și să pornească sau să oprească compresia. Controalele au setări pentru adulți, copii și copii care permit în prezent rate respiratorii de la 5 la 30 bpm (în creșteri de 1 bpm), volume de la 300 la {{6} } ml (cu 50 mL în creștere), presiune pozitivă variabilă și raporturi inspiratorii ajustabile: expiratorii. ApolloBVM are aproximativ 14 × 16 × 7 . are o dimensiune și cântărește mai puțin de 10 lb, ceea ce îl face potrivit pentru utilizarea pe o noptieră portabilă. Este alimentat de 120 Vac cu< 15="" w="" de="">

De când Rice a anunțat finalizarea echipei unui nou prototip în 27, sute de clinicieni, ingineri, producători și profesioniști din mai mult de 50 țări au solicitat informații despre proiect. Planurile open-source pentru ApolloBVM au fost postate online și sunt disponibile gratuit la nivel mondial.

Departamentul Apărării este unul dintre grupurile interesate de ApolloBVM. Marina SUA a invitat mai multe instituții să prezinte propuneri de dezvoltare a unui sistem de susținere a ventilației mecanice cu costuri reduse, care poate fi produs rapid cu resurse disponibile pe scară largă. „Acest lucru este cât se poate de simplu, cu toate piesele disponibile”, a spus Danny Blacker, responsabilul de proiectare a ingineriei OEDK.

Odată cu răspândirea continuă a coronavirusului și cu o penibilă deficiență de ventilatoare în întreaga lume, ApolloBVM ar putea ajuta pacienții COVID-19 care sunt mai puțin bolnavi de critică, în timp ce așteaptă disponibilitatea unui ventilator standard pentru spital. „Scopul imediat este un dispozitiv care funcționează suficient de bine pentru a menține stabili pacienții necritici COVID-19 și eliberează ventilatoare mai mari pentru pacienții mai critici”, a declarat Amy Kavalewitz, director executiv al OEDK.

„Aceasta va face diferența în spitalele care rămân fără ventilatoare”, a spus dr. Rohith Malya, profesor asistent de medicină de urgență la Baylor College of Medicine și consilier al echipei de inginerie Rice. „Cei care au relații cu o instalație de producție care le poate produce rapid ar trebui să solicite autorizația de utilizare de urgență a FDA. Lucrăm la nivel local pentru a face asta. ”

În testele de laborator cu un plămân artificial, cel mai recent prototip a furnizat aer non-stop pentru 24 ore, până când dispozitivul a fost oprit. Următorii pași sunt testarea cu pacienți umani în parteneriat cu Texas Medical Center și colaborarea cu producătorii care încearcă să producă un dispozitiv de gradul spitalicesc.