Ümumi Tibbi Təchizatlardan istifadə edərək DIY Ventilator: 8 addım

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:44

Bu layihə, mövcud COVID-19 pandemiyası kimi kifayət qədər ticari ventilyator olmadıqda, təcili vəziyyətlərdə istifadə etmək üçün növbəli ventilyatorun yığılması üçün təlimat verir. Bu ventilyator dizaynının bir üstünlüyü, tibb ictimaiyyəti tərəfindən artıq geniş istifadə edilən və qəbul edilən əl ventilyasiya cihazının istifadəsini mahiyyətcə avtomatlaşdırmasıdır. Üstəlik, əksər xəstəxana şəraitində mövcud olan komponentlərdən toplana bilər və heç bir hissənin xüsusi hazırlanması tələb olunmur (məsələn, 3d çap, lazer kəsmə və s.).

Əllə reanimasiya olaraq da bilinən bir çanta qapaq maskası (BVM), tənəffüs köməyinə ehtiyacı olan xəstələrə pozitiv təzyiq ventilyasiyasını təmin etmək üçün istifadə edilən bir cihazdır. Mexanik ventilyatorlar olmadıqda xəstələrə müvəqqəti ventilyasiya təmin etmək üçün istifadə olunur, lakin uzun müddət istifadə edilmir, çünki çantanı müntəzəm tənəffüs aralığında sıxmasını tələb edir.

Bu DIY ventilyatoru, bir xəstəni qeyri -müəyyən müddətə ventilyasiya etmək üçün istifadə etmək üçün bir BVM -nin sıxılmasını avtomatlaşdırır. Sıxma, BVM -ə bükülmüş bir qan təzyiqi manşetini dəfələrlə şişirtmək/şişirtməklə əldə edilir. Əksər xəstəxanalar, sırasıyla qan təzyiqi manşetini şişirtmək və söndürmək üçün istifadə edilə bilən sıxılmış hava və vakuum divar prizləri ilə təchiz olunmuşdur. Solenoid klapan Arduino mikro nəzarətçisi tərəfindən idarə olunan sıxılmış hava axını tənzimləyir.

BVM və qan təzyiqi manşetindən başqa (hər ikisi də artıq xəstəxanalarda mövcuddur), bu dizayn üçün McMaster-Carr və Amazon kimi onlayn satıcılardan asanlıqla əldə edilə bilən 100 dollardan aşağı hissələr tələb olunur. Təklif olunan komponentlər və satınalma bağlantıları verilir, ancaq siyahıda olanlar olmadıqda bir çox hissələri digər oxşar komponentlərlə əvəz edə bilərsiniz.

Təşəkkürlər:

Bu layihəni maliyyələşdirdiyi üçün Michigan Universitetindən professor Ram Vasudevana və Massachusetts Ümumi Xəstəxanasında Harvard Bağlı Təcili Tibbi Rezidentura və Brigham və Qadın Xəstəxanasında təhsil alan Mariama Runcie'ye, tibbi təcrübəsini verdiyinə və konsepsiya ilə bağlı rəy bildirdiyinə görə xüsusi təşəkkürlər.

Bu təlimatı (xəbər məqaləsi) dərc etməzdən əvvəl müstəqil olaraq bənzər bir dizayn üzərində birləşən UTMB -dən doktor Christopher Zahner, MD və Aisen Chacin -i tanımaq istəyirəm. Cihazım yeni olmasa da, inşallah necə qurulduğuna dair bu ətraflı hesablamanın konsepsiyanı yenidən yaratmaq və ya təkmilləşdirmək istəyənlər üçün faydalı olacağını ümid edirəm.

Təchizat

Tibbi komponentlər:

-Çanta valfi maskası, ~ 30 dollar (https://www.amazon.com/Simple-Breathing-Tool-Adult-Oxygen/dp/B082NK2H5R)

-Qan təzyiqi manşeti, ~ 17 dollar (https://www.amazon.com/gp/product/B00VGHZG3C)

Elektron komponentlər:

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

-3 yollu elektron solenoid klapan (12V), ~ 30 dollar (https://www.mcmaster.com/61975k413)

-12 V divar adapteri, ~ 10 dollar (https://www.amazon.com/gp/product/B01GD4ZQRS)

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

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

-Kiçik çörək taxtası, ~ 1 dollar (https://www.amazon.com/gp/product/B07PZXD69L)

-Tək telli, fərqli rənglər dəsti üçün ~ 15 dollar (https://www.amazon.com/TUOFENG-Wire-Solid-differ-colored-spools/dp/B07TX6BX47)

Digər komponentlər:

-10-32 iplikdə olan çəmən tikanlı hortum, ~ 4 dollar (https://www.mcmaster.com/5346k93)

-(x2) 1/4 NPT yivli plastik tikanlı borular, ~ 1 dollar (https://www.mcmaster.com/5372k121)

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

-(x2) Əzilməyə davamlı oksigen boruları, ~ 10 dollar (https://www.amazon.com/dp/B07S427JSY)

-Kiçik qutu və ya elektronika və vana yuvası kimi xidmət etmək üçün başqa bir qab

Addım 1: Elektronikanı bağlayın

Bərk nüvəli tel və miniatür çörək taxtasından istifadə edərək Arduino, TIP 120 və potansiometrini naqillərin diaqramında göstərildiyi kimi bağlayın. Arduino və çörək taxtasını bir kartona yapışdırmaq və ya isti yapışdırmaq da istəyə bilərsiniz, çünki bu, tellərin təsadüfən çəkilməsini məhdudlaşdıracaq.

Qeyd edək ki, 1k müqavimət isteğe bağlıdır. Elektrik şortlarına qarşı sığorta kimi işləyir, ancaq ətrafınızda yatan yoxdursa, onu sadəcə bir tellə əvəz edə bilərsiniz və hər şey hələ də yaxşı işləməlidir.

Arduino, valfi birbaşa idarə edə bilməz, çünki Arduino çıxış pinlərinin təmin edə biləcəyindən daha çox güc tələb edir. Bunun əvəzinə Arduino, klapanı açmaq və söndürmək üçün bir açar kimi işləyən TIP 120 tranzistorunu idarə edir.

Potansiyometr "nəfəs alma tezliyi tənzimləmə düyməsi" rolunu oynayır. Tencere ayarını tənzimləmək, gərginlik siqnalını Arduino A0 pininə dəyişir. Arduino üzərində işləyən kod, bu gərginliyi "nəfəs alma sürətinə" çevirir və valfın açılma və bağlanma sürətini ona uyğunlaşdırır.

Addım 2: Elektron Solenoid Vana Bağlayın

Elektron klapan heç bir tel ilə təchiz edilmədiyi üçün əllə edilməlidir.

Birincisi, V+, V- və GND üç vintli terminalını açmaq üçün Phillips başlı tornavida istifadə edərək üst örtüyü çıxarın (hansının olduğunu müəyyən etmək üçün fotoya baxın)

Sonra telləri vintlər ilə bağlayaraq bağlayın. V+ üçün narıncı və ya sarı tel istifadə etməyi təklif edərdim (və ya əvvəlki addımda 12V tel üçün istifadə etdiyiniz rəng), V- üçün mavi və ya qara, GND üçün qara (və ya GND teli üçün istifadə etdiyiniz rəng) Əvvəlki addım Həm V- həm də GND üçün qara rəngdən istifadə etdim, amma ayırmaq üçün GND telinə bir az lent qoydum.

Tellər bağlandıqdan sonra qapağı yenidən taxın və yerinə vidalayın.

Sonra, telləri yenilənmiş naqillər diaqramında göstərildiyi kimi çörək taxtasına qoşun.

Aydınlıq üçün bir dövrə diaqramı da daxil edilmişdir, ancaq bu tip bir nota ilə tanış deyilsinizsə, bunu görməzdən gələ bilərsiniz:)

Addım 3: Arduino Kodunu və Test Elektronikasını yükləyin

Əgər sizdə hələ yoxdursa, Arudino IDE -ni yükləyin və ya Arduino veb redaktorunu açın (https://www.arduino.cc/en/main/software).

Arduino Create veb redaktorundan istifadə edirsinizsə, bu layihənin eskizinə buradan daxil ola bilərsiniz. Kompüterinizdə yerli olaraq Arduino IDE istifadə edirsinizsə, eskizi bu Təlimat kitabından yükləyə bilərsiniz.

Eskizi açın, USB printer kabelindən istifadə edərək Arduino'yu kompüterinizə qoşun və eskizi Arduinoya yükləyin. Eskizi yükləməkdə çətinlik çəkirsinizsə, kömək burada tapa bilərsiniz.

İndi 12V enerji təchizatı bağlayın. Vana vaxtaşırı bir tıklama səsi çıxarmalı və videoda göstərildiyi kimi işıqlanmalıdır. Potansiyometr düyməsini saat yönünde çevirsəniz, daha sürətli, saat əqrəbinin əksinə döndərsəniz daha yavaş keçməlidir. Gördüyünüz davranış bu deyilsə, geri qayıdın və əvvəlki bütün addımları yoxlayın.

Addım 4: Tikanlı Boru Bağlayıcılarını Vana Bağlayın

Valfın üç portu var: A, P və Egzoz. Vana hərəkətsiz olduqda, A Egzoza bağlanır və P bağlanır. Vana aktiv olduqda, A P -yə qoşulur və Egzoz bağlanır. P -ni sıxılmış hava mənbəyinə, A -nı qan təzyiqi manşetinə və Egzozu bir boşluğa bağlayacağıq. Bu konfiqurasiya ilə, qan təzyiqi manşeti valf aktiv olduqda şişəcək və valf hərəkətsiz olduqda sönəcək.

Egzoz portu atmosferə açıq olmaq üçün nəzərdə tutulmuşdur, ancaq qan təzyiqi manşetinin daha tez uçması üçün onu vakumla bağlamalıyıq. Bunu etmək üçün əvvəlcə Egzoz limanını əhatə edən qara plastik qapağı çıxarın. Sonra plastik boşluğu açılmış iplərin üzərinə qoyun və üstünə pirinç tikanlı bağlayıcı bağlayın.

Plastik tikanlı konnektorları A və P limanlarına bağlayın və heç bir sızma olmaması üçün açarla sıxın.

Addım 5: Elektronika üçün mənzil yaradın

Tellərin heç biri yerində lehimlənmədiyindən, təsadüfən çəkilməkdən və ayrılmaqdan qorunmaq vacibdir. Bu, onları qoruyucu bir yuvaya yerləşdirməklə edilə bilər.

Mənzil üçün kiçik bir karton qutudan istifadə etdim (bəzi hissələr McMaster göndərmə qutularından biri gəldi). İsterseniz, kiçik bir tuluq qabı və ya bir şey sevəndən də istifadə edə bilərsiniz.

Əvvəlcə konteynerə vananı, Arduino və miniatür çörək taxtasını qoyun. Sonra 12V elektrik kabeli və hava boruları üçün konteynerdə deliklər qazın/qazın. Deliklər bitdikdən sonra isti yapışqan, lent və ya fermuarla vananı, Arduino və çörək taxtasını istədikləri yerlərə bağlayın.

Addım 6: Qan təzyiqi manşetini BVM ətrafına sarın

İnflyasiya ampulünü qan təzyiqi manşetindən ayırın (sadəcə çıxarmalısınız). Növbəti addımda bu boru elektron klapana bağlanacaq.

Qan təzyiqi manşetini BVM ətrafına sarın. Çantanı yıxmadan manşetin mümkün qədər sıx olduğundan əmin olun.

Addım 7: Hava borularını bağlayın

Son addım qan təzyiqi manşetini, sıxılmış hava mənbəyini və vakuum mənbəyini elektron klapana bağlamaqdır.

Qan təzyiqi manşetini valfın A terminalına bağlayın.

Bir oksigen borusu istifadə edərək, valfın P terminalını sıxılmış hava mənbəyinə bağlayın. Əksər xəstəxanalarda 4 bar (58 psi) təzyiqdə olan sıxılmış hava çıxışları olmalıdır (mənbə).

Başqa bir oksigen borusundan istifadə edərək valfın Egzoz terminalını vakuum mənbəyinə bağlayın. Əksər xəstəxanalarda atmosferin altında 400 mmHg (7.7 psi) səviyyəsində vakuum çıxışları olmalıdır (mənbə).

BVM çıxışını xəstənin ağciyərinə bağlamaq üçün lazım olan borular/adapterlər istisna olmaqla cihaz artıq tamamlandı. Mən sağlamlıq mütəxəssisi deyiləm, buna görə də bu komponenti dizayna daxil etmədim, amma hər hansı bir xəstəxana şəraitində mövcud olacağı güman edilir.

Addım 8: Cihazı yoxlayın

Cihazı qoşun. Hər şey düzgün bir şəkildə bağlanarsa, qan təzyiqi manşeti videoda göstərildiyi kimi vaxtaşırı şişməli və sönməlidir.

Mən səhiyyə işçisi deyiləm, buna görə xəstəxanada sıxılmış hava və ya vakuum prizlərinə çıxışım yoxdur. Bu səbəbdən cihazı evimdə sınamaq üçün kiçik bir hava kompressoru və vakuum nasosundan istifadə etdim. Xəstəxana çıxışlarını mümkün qədər yaxşı simulyasiya etmək üçün kompressordakı təzyiq tənzimləyicisini 4 bar (58 psi) və vakumu -400 mmHg (-7.7 psi) olaraq təyin etdim.

Bəzi imtinalar və nəzərə alınmalı şeylər:

-Nəfəs alma sürəti potensiometr çevrilərək tənzimlənə bilər (dəqiqədə 12-40 nəfəs arasında). Sıxılmış hava/vakuum qurğumu istifadə edərək, dəqiqədə ~ 20 nəfəsdən çox tənəffüs dərəcəsi üçün qan təzyiqi manşetinin nəfəslər arasında tamamilə boşalmağa vaxtının olmadığını gördüm. Bir təzyiq düşmədən daha yüksək axın sürətini təmin edə biləcəyimi düşündüyüm xəstəxana hava çıxışlarından istifadə edərkən bu problem ola bilməz, amma dəqiq bilmirəm.

-Çanta valfi hər nəfəs zamanı tamamilə sıxılmır. Bu, xəstənin ağciyərlərinə kifayət qədər hava vurulmaması ilə nəticələnə bilər. Tibbi bir tənəffüs yolu mankenində edilən testlər bunun olub olmadığını ortaya çıxara bilər. Əgər belədirsə, bu, hər nəfəs zamanı inflyasiya müddətini artırmaqla həll edilə bilər ki, bu da Arduino kodunun redaktəsini tələb edir.

-Qan təzyiqi manşeti üçün maksimum təzyiq qabiliyyətini sınamamışam. 4 bar normal olaraq qan təzyiqi oxunmasında iştirak edən təzyiqdən çox yüksəkdir. Test zamanı qan təzyiqi manşeti sınmadı, amma bu, manşetdəki təzyiqin deflyasiya edilməzdən əvvəl tam bərabərləşməsinə icazə verilsə baş verə bilməz demək deyil.

-BVM, qapaqla xəstənin burnu/ağzı arasında heç bir əlavə boru olmadan hava dəstəyi təmin etmək üçün hazırlanmışdır. Beləliklə, real tətbiq üçün BVM ilə xəstə arasındakı boru uzunluğu minimuma endirilməlidir.

-Bu ventilyator dizaynı FDA tərəfindən təsdiqlənməmişdir və yalnız SON RESORT seçimi olaraq qəbul edilməlidir. Daha yaxşı/daha mürəkkəb alternativlərin sadəcə mövcud olmadığı vəziyyətlər üçün qəsdən xəstəxana avadanlıqlarından və ticarət hissələrindən asanlıqla yığılması üçün dizayn edilmişdir. Təkmilləşdirmələr təşviq olunur!