Hack The Crisis: Студенти-інженери-майстри, які виготовляють сам Вентилятор

Тільки Нью-Йорку, як повідомляється, потрібні тисячі дихальних апаратів, які недоступні у достатній кількості. Виробники медичних засобів наростили виробництво. Компанія General Motors, яка діє згідно з Законом про виробництво оборони, заявила, що вона доставить 30, 000 одиниць до серпня. Навіть такі компанії, як Дайсон і Тесла, стрибають у бійку.

Але вентилятори, які використовуються в США, - це складні, високоінженерні машини, які коштують від $ 5, 000 до $ 5 по 0 000 кожен, і їм потрібно багато спеціалізованих компонентів від широкого кола постачальників - багато з кого перебувають у офшорних зонах, у штаті чи в даний час перебувають у закритому режимі.

Як прагматична альтернатива, студенти Браунської інженерної школи Університету Райс створили базовий пристрій із позаштатних деталей, які постачають лікарняну вентиляцію, але коштують лише пару сотень доларів.

Основи вентиляторів досить прості. Коронавірус може викликати запалення в легенях, що блокує мембрани, які передають кисень з повітря в кров. Нічні вентилятори допомагають виштовхувати повітря в легені, щоб відкрити їх. Пацієнт отримує більше кисню і має можливість стабілізуватися і відновитися.

Минулого року старший колектив студентів біо- та машинобудування, що працював на Rice's Oshman Engineering Design Kitchen (OEDK), розробив та побудував рентабельний пристрій, який автоматизує стиснення масок ручного клапана. BVM складається з гнучкої повітряної камери, прикріпленої до маски для обличчя. Віджимання мішка примушує повітря через односторонній клапан і в легені інтубованих пацієнтів, які мають труднощі самостійно дихати. Ці маски використовуються майже 70 роки і зазвичай їх носять медперсонал. Більше 100 мільйонів BVM виробляються по всьому світу щороку.

Але маски важко видавити вручну більше декількох хвилин за один раз. Автоматизована система може виконувати це завдання годинами. Студенти використовували стандартний мотор $ 25 та мікроконтролер $ 5 для живлення та програмування системи. "Компресор" пристрою - це стійко-шестірне пристрій, виготовлене головним чином із 3 поліетиленових деталей, що друкуються D, із прикріпленими веслами, які циклічно стискають мішок. Вони очікували, що пристрій буде корисним у малозабезпечених лікарнях країн, що розвиваються, або в надзвичайних ситуаціях, коли портативних вентиляторів не вистачає.

Тепер, коли вирує криза COVID-19, в університет надходять запити, які шукають плани щодо раннього прототипу. Співробітники OEDK Rice швидко модернізували дослідний зразок студента в більш надійний підрозділ ApolloBVM, призначений для медичного класу, а також досить економічний, щоб його можна було вважати одноразовим.

ApolloBVM побудований з деяких 3 друкованих D та лазерного різання деталей, але більшість компонентів можна легко отримати через інтернет-магазини та магазини обладнання. Сюди входять мотори goBilda з Серво-Сіті, шестірні та кріплення від McMaster-Carr, а також електричні деталі Mouser. Ambu робить основний BVM. А дошка Arduino, придбана в Amazon, полегшує програмування, що дозволяє користувачам регулювати швидкість доставки повітря пацієнтам.

Автоматизований блок BVM був побудований за менше $ 250, вартість значно нижча, ніж у навіть комерційних вентиляторів початкового рівня.

Пристрій вміщує кисень на базі стінок або цистерни через стандартний порт для низького тиску. РК-дисплей дозволяє користувачам встановлювати робочі параметри і починати або зупиняти стиснення. Контрольні функції мають дорослі, дитячі та педіатричні установки, які в даний час дозволяють частоту дихання від 5 до 30 bpm (з 1 bpm наріст), обсяги від 300 до {{6} } мл (з 50 мл) з змінним позитивним тиском та регульованим вдиху: співвідношення видиху. Приблизно 14 × 16 × 7 дюйма ApolloBVM. за розміром і важить менше 10 фунтів, що робить його придатним для використання на портативному тумбочці. Він живиться від 120 вакууму з< 15="">

Оскільки Райс оголосив команду про завершення нового прототипу в березні 27, сотні клініцистів, інженерів, виробників та робітників з більш ніж 50 запитували інформацію про проект. Плани з відкритим кодом для ApolloBVM були розміщені в Інтернеті і є у вільному доступі по всьому світу.

Міністерство оборони - одна з груп, зацікавлених у ApolloBVM. Військово-морський флот США запропонував декільком установам подати пропозиції щодо розробки недорогих систем підтримки механічної вентиляції, які можна швидко виробляти за допомогою широко доступних ресурсів. "Це так просто, наскільки це можливо, з усіма доступними деталями", - сказав Денні Блекер, керівник інженерного проектування OEDK.

Завдяки постійному розповсюдженню коронавірусу та надзвичайній нестачі вентиляторів у всьому світі ApolloBVM може допомогти пацієнтам COVID-19, які хворіють на менш важке захворювання, поки вони очікують на наявність стандартної лікарняної вентиляції. "Безпосередня мета - це пристрій, який працює досить добре, щоб підтримувати некритичні пацієнти COVID-19 стабільними та звільняє більші вентилятори для більш важких пацієнтів", - сказала Емі Кавалевіц, виконавчий директор OEDK.

"Це призведе до зміни в лікарнях, у яких не вистачає вентиляторів", - сказав доктор Рохіт Маля, доцент кафедри медицини невідкладних ситуацій з Медичного коледжу Бейлора та радник інженерної команди Rice. «Ті, хто має стосунки з виробничим об'єктом, який може швидко виробляти їх, повинні шукати дозволу на екстрене використання FDA. Ми працюємо на місцевому рівні, щоб це зробити ».

У лабораторних тестах з штучним легенем останній прототип доставляв безперервне повітря протягом 24 годин, поки пристрій не було вимкнено. Наступні кроки - це тестування на пацієнтах людини у партнерстві з Техаським медичним центром та робота з виробниками, які прагнуть нарощувати виробництво лікарняного обладнання.