Хак кризата: Вентилатор за занаятчийски студенти сам направи вентилатор

Според съобщенията, самият Ню Йорк се нуждае от хиляди дихателни апарати, които не са лесно достъпни в достатъчен брой. Медицинските производители нараснаха производството. General Motors, работещ съгласно Закона за отбранителното производство, заяви, че ще достави 30, 000 единици до август. Дори компании като Дайсън и Тесла скачат в битката.

Но вентилаторите, използвани в САЩ, са сложни високотехнологични машини, които струват от $ 5, 000 до $ 5 0,000 всеки, и се нуждаят от много специализирани компоненти от широк кръг доставчици - много от кои са офшорки, къси служители или понастоящем са в режим на заключване.

Като прагматична алтернатива, студентите в училището за кафяво инженерно училище в университета Райс създадоха основно устройство от нестандартните части, които доставят вентилация в болница, но струва само няколко стотин долара.

Основите на вентилаторите са доста прости. Коронавирусът може да причини възпаление в белите дробове, което блокира мембраните, които пренасят кислород от въздуха в кръвта. Нощните вентилатори помагат да избута въздух в белите дробове, за да ги отвори. Пациентът получава повече кислород и има възможност да се стабилизира и възстанови.

Миналата година старши екип от студенти по био- и машинно инженерство, работещи в кухнята на Ohman Engineering Design Kitchen (OEDK) на Райс, проектира и изгради рентабилно устройство, което автоматизира компресирането на ръчни маски на клапанната торба. BVM се състои от гъвкава въздушна камера, която е прикрепена към лицевата маска. Стискането на торбата принуждава въздух през еднопосочен клапан и в белите дробове на интубирани пациенти, които имат затруднения да дишат самостоятелно. Тези маски се използват близо 70 години и обикновено се носят от персонала за спешна медицинска помощ. Повече от 100 милиона BVM се произвеждат по целия свят всяка година.

Но маските е трудно да се стискат с ръка за повече от няколко минути наведнъж. Автоматизираната система може да изпълнява тази задача с часове. Учениците използваха стандартен двигател $ 25 и микроконтролер $ 5 за захранване и програмиране на системата. „Компресорът“ на устройството е устройство за зъбни зъбни колела, изработено предимно от 3 отпечатани пластмасови части с прикрепени гребла, които циклично притискат торбата. Те предполагаха, че устройството ще бъде полезно в болници с ниски ресурси в развиващите се страни или по време на спешни случаи, когато преносимите вентилатори са в недостиг.

Сега, когато бушува кризата COVID-19, в университета се изсипват заявки, които търсят планове за ранния прототип. Персоналът на OEDK на Rice бързо модернизира студентския прототип в по-здрав модул ApolloBVM, проектиран да бъде медицински, а също така достатъчно икономичен, за да бъде считан за еднократна употреба.

ApolloBVM е изграден от някои 3 D-печатни и лазерно изрязани части, но повечето компоненти са лесно достъпни чрез онлайн търговци на дребно и хардуерни магазини. Това включва двигатели goBilda от Servo City, зъбни колела и крепежни елементи от McMaster-Carr, както и електрически части от Mouser. Ambu прави основната BVM. А дъската на Arduino, закупена извън Amazon, улеснява програмирането, което позволява на потребителите да регулират скоростта на доставката на въздух към пациентите.

Автоматизираното устройство за BVM е построено за по-малко от $ 250, цена значително по-ниска от тази на дори входните търговски вентилатори.

Устройството побира кислород на базата на стена или резервоар през стандартен входен отвор за ниско налягане. LCD дисплей позволява на потребителите да задават работните параметри и да стартират или спират компресията. Контролите имат настройки за възрастни, деца и педиатри, които понастоящем позволяват честота на дишане от 5 до 30 bpm (с 1 bpm нарастване), обеми от 300 до {{6} } ml (с 50 мл нарастване), променливо положително налягане и регулируеми инспираторни съотношения: експиратор. ApolloBVM е приблизително 14 × 16 × 7 инча. по размер и тежи по-малко от {11}} фунта, което го прави подходящ за използване на преносима нощна шкафче. Захранва се от 120 Vac с 0010010 lt; 15 W мощност.

Откакто Райс обяви, че екипът е завършил нов прототип на март 27, стотици клиницисти, инженери, производители и собствени работници от повече от 50 държави поискаха информация за проекта. Плановете с отворен код за ApolloBVM са публикувани онлайн и са свободно достъпни по целия свят.

Министерството на отбраната е една от групите, които се интересуват от ApolloBVM. ВМС на САЩ поканиха няколко институции да представят предложения за разработване на евтина, механична система за поддръжка на вентилацията, която може да бъде бързо произведена с широко достъпни ресурси. „Това е толкова лесно, колкото може да се получи, с всички лесно достъпни части“, каза Дани Блекър, ръководител на инженерния дизайн на OEDK.

При непрекъснато разпространение на коронавирус и настъпващ недостиг на вентилатори по целия свят, ApolloBVM може да помогне на пациенти с COVID-19, които са по-слабо критично болни, докато чакат наличието на стандартна болнична вентилация. „Непосредствената цел е устройство, което работи достатъчно добре, за да поддържа некритични пациенти COVID-19 стабилни и освобождава по-големи вентилатори за по-критични пациенти“, каза Ейми Кавалевиц, изпълнителен директор на OEDK.

„Това ще доведе до промяна в болниците, в които липсват вентилатори“, каза д-р Рохит Маля, доцент по спешна медицина в Медицинския колеж „Бейлор“ и съветник на инженерния екип на Райс. „Тези, които имат връзка с производствено съоръжение, което може бързо да ги произведе, трябва да потърсят разрешение за спешна употреба от FDA. Работим на местно ниво, за да постигнем това. "

При лабораторни тестове с изкуствен бял дроб, най-новият прототип доставя непрекъснат въздух за 24 часа, докато устройството не бъде изключено. Следващите стъпки са тестване с човешки пациенти в партньорство с Тексаски медицински център и работа с производители, които искат да увеличат производството на болнично устройство.