Hack The Crisis: Студенты-инженеры Craft DIY Fan

По сообщениям, одному только Нью-Йорку нужны тысячи дыхательных аппаратов, которых недостаточно в достаточном количестве. Медицинские производители увеличили производство. Компания General Motors, действующая в соответствии с Законом об оборонном производстве, заявила, что к августу она поставит 30 000 единиц. Даже такие компании, как Дайсон и Тесла, вступают в борьбу.

Но вентиляторы, используемые в США, являются сложными, высокотехнологичными машинами, которые стоят от $ 5, 000 до 5 0,000 каждый, и им нужно много специализированных компонентов от широкого круга поставщиков - многие из которые находятся на шельфе, укомплектованы небольшим персоналом или в настоящее время находятся под замком.

В качестве прагматичной альтернативы студенты из Университета Райса при Университете Райса создали базовое устройство из готовых деталей, которое обеспечивает вентиляцию больничного уровня, но стоит всего пару сотен долларов.

Основы вентиляторов довольно просты. Коронавирус может вызвать воспаление в легких, которое блокирует мембраны, которые переносят кислород из воздуха в кровь. Прикроватные вентиляторы помогают вытолкнуть воздух в легкие, чтобы открыть их. Пациент получает больше кислорода и имеет возможность стабилизироваться и восстановиться.

В прошлом году старшая команда студентов-биологов и инженеров-механиков, работающая на кухне дизайнерского дизайна Райс Ошман (OEDK), спроектировала и создала экономичное устройство, которое автоматизирует сжатие масок с ручным клапаном. BVM состоит из гибкой воздушной камеры, которая прикреплена к лицевой маске. Сжатие мешка пропускает воздух через односторонний клапан в легкие интубированных пациентов, которым трудно самостоятельно дышать. Эти маски использовались в течение почти 70 лет и, как правило, носят сотрудники скорой медицинской помощи. Более 100 миллионов BVM производится по всему миру каждый год.

Но маски трудно сжимать вручную более чем на несколько минут за раз. Автоматизированная система может выполнять эту задачу в течение нескольких часов. Студенты использовали стандартный двигатель 25 и микроконтроллер $ 5 для питания и программирования системы. «Компрессор» устройства представляет собой реечное устройство, состоящее в основном из 3 D-отпечатанных пластиковых деталей с прикрепленными лопастями, которые циклически сжимают пакет. Они ожидали, что устройство будет полезно в больницах с ограниченными ресурсами в развивающихся странах или во время чрезвычайных ситуаций, когда портативных вентиляторов не хватает.

Теперь, когда бушует кризис COVID-19, в университет стекаются запросы о поиске раннего прототипа. Сотрудники OEDK Райс быстро обновили студенческий прототип до более надежного устройства ApolloBVM, разработанного для медицинского уровня, а также достаточно экономичного, чтобы считаться одноразовым.

ApolloBVM состоит из некоторых 3 D-отпечатанных и вырезанных лазером деталей, но большинство компонентов можно легко получить через интернет-магазины и магазины оборудования. Это включает в себя двигатели goBilda из Servo City, шестерни и крепежи от McMaster-Carr, а также электрические детали от Mouser. Амбу делает основной BVM. А плата Arduino, приобретенная у Amazon, облегчает программирование, которое позволяет пользователям регулировать скорость доставки воздуха пациентам.

Автоматизированный блок BVM был построен менее чем за 250, стоимость значительно ниже, чем у коммерческих вентиляторов начального уровня.

Устройство вмещает кислород в стену или резервуар через стандартный впускной канал низкого давления. ЖК-дисплей позволяет пользователям устанавливать рабочие параметры и запускать или останавливать сжатие. Контроли имеют настройки для взрослых, детей и детей, которые в настоящее время разрешают частоту дыхания от 5 до 30 ударов в минуту (с шагом 1 ударов в минуту), объемы от 300 до {{6} } мл (с шагом 50 мл), переменное положительное давление и регулируемые соотношения вдоха и выдоха. ApolloBVM составляет приблизительно 14 × 16 × 7 дюймов. и весит менее 10 фунтов, что делает его пригодным для использования на переносной тумбочке. Он питается от 120 В переменного тока с 0010010 мощностью 15 Вт.

С тех пор как Райс объявила о завершении команды нового прототипа в марте 27, сотни клиницистов, инженеров, производителей и профессионалов из более чем 50 стран запросили информацию о проекте. Планы с открытым исходным кодом для ApolloBVM были размещены в Интернете и свободно доступны по всему миру.

Министерство обороны является одной из групп, заинтересованных в ApolloBVM. ВМС США предложили нескольким учреждениям представить предложения по разработке недорогой системы механической вентиляции, которая может быть быстро изготовлена ​​с использованием широко доступных ресурсов. «Это настолько просто, насколько это возможно, со всеми легкодоступными частями», - сказал Дэнни Блэкер, руководитель по проектированию OEDK.

С продолжающимся распространением коронавируса и надвигающейся нехваткой вентиляторов по всему миру, ApolloBVM может помочь пациентам с COVID-19, у которых меньше критических заболеваний, в то время как они ожидают наличия стандартного больничного вентилятора. «Ближайшая цель - это устройство, которое работает достаточно хорошо для поддержания стабильности некритических пациентов с COVID-19 и освобождает большие вентиляторы для более критических пациентов», - сказала Эми Кавалевиц, исполнительный директор OEDK.

«Это изменит ситуацию в больницах, где нет аппаратов ИВЛ», - сказал доктор Рохит Маля, доцент кафедры неотложной медицины в медицинском колледже Бейлора и советник команды инженеров Райс. «Те, кто имеет отношения с производственным предприятием, которое может их быстро производить, должны получить разрешение FDA на экстренное использование. Мы работаем на месте, чтобы сделать это ».

В лабораторных испытаниях с искусственным легким последний прототип доставлял безостановочный воздух в течение 24 часов, пока устройство не было выключено. Следующими этапами являются испытания с участием пациентов-людей в партнерстве с Техасским медицинским центром, а также работа с производителями, стремящимися увеличить производство устройств для больниц.