Этот проект предоставляет собой инструкции по сборке ИВЛ для использования в чрезвычайных ситуациях, когда недостаточно промышленных вентиляторов. Преимущество этой конструкции состоит в том, что он, по сути, просто автоматизирует использование устройства ручной вентиляции, которое уже широко используется и признано медицинским сообществом. Кроме того, он может быть собран в основном из компонентов, которые уже доступны в большинстве больничных учреждений, и он не требует специального изготовления каких-либо деталей (например, 3D-печать, лазерная резка и т. д.).
Инструменты и материалы:
-Ручной аппарат ИВЛ;
-Манжета ручного аппарата измерения артериального давления;
-Arduino Uno;
-3-х ходовой электронный электромагнитный клапан (12 В);
-Блок питания 12В;
-Потенциометр 10 К;
-Транзистор TIP120;
-Макетная плата;
-Провода;
-Штуцер 1/4″;
-Штуцер 3/16″ — 2 шт;
-Прокладка пластиковая;
-Кислородные трубки;
-Небольшой пластиковый контейнер;
Шаг первый: общие принципы работы
Мешочная клапанная маска (BVM), также известная как ручной реаниматолог (в России известная как мешок Амбу), представляет собой портативное устройство, используемое для обеспечения вентиляции с положительным давлением для пациентов, нуждающихся в помощи при дыхании. Такие аппараты используются для обеспечения временной вентиляции пациентов, когда механические вентиляторы недоступны, но они не используются в течение длительных периодов времени, поскольку они требуют, чтобы человек сжимал сумку через регулярные интервалы.
Этот самодельный аппарат автоматизирует сжатие BVM, так что его можно использовать для вентиляции пациента в течение неопределенного периода времени. Сжатие достигается путем многократного надувания / сдувания манжеты для измерения кровяного давления, обернутой вокруг BVM. Некоторые больницы оснащены настенными розетками для сжатого воздуха и вакуума, которые можно использовать для надувания и спуска манжеты измерения артериального давления. Электромагнитный клапан регулирует поток сжатого воздуха, который контролируется микроконтроллером Arduino.
Помимо BVM и манжеты для измерения артериального давления (обе из них уже доступны в больницах), для такой конструкции требуются детали стоимостью менее 100 долларов, которые можно легко приобрести в онлайн магазинах. Предлагаемые компоненты и ссылки для покупки предоставляются, но можно поменять многие части другими аналогичными компонентами, если перечисленные недоступны.
Шаг второй: Ардуино
Используя макетную плату мастер подключает к Ардуино транзистор TIP 120 и потенциометр, как показано на электрической схеме.
Обратите внимание, что резистор 1 кОм является дополнительным.
Arduino не может управлять клапаном напрямую. Arduino приводит в действие транзистор TIP 120, который действует как переключатель для включения и выключения клапана.
Потенциометр действует как «ручка регулировки скорости дыхания». Изменение настроек изменяет сигнал напряжения на вывод A0 Arduino. Код, работающий на Arduino, преобразует это напряжение в «частоту дыхания» и устанавливает скорость открытия и закрытия клапана в соответствии с ним.
Шаг третий: клапан
Дальше нужно подключить электромагнитный клапан.
Сначала снимите верхнюю крышку. Под крышкой три клеммы, V +, V- и GND. К клеммам нужно подключить провода. Мастер использует оранжевый провод для V +, синий для V- и черный для GND.
Дальше устанавливает на место крышку, и подключает провода согласно схемы.
Шаг четвертый: код
Загрузите IDE Arudino или откройте веб-редактор Arduino, (ссылка).
Если вы используете веб-редактор Arduino Create, вы можете получить доступ к эскизу этого проекта https://create.arduino.cc/editor/bruderd/75550cf9-db06-4515-85d2-501f4a059222/preview . Если вы используете Arduino IDE локально на своем компьютере, вы можете загрузить эскиз ниже.
Откройте эскиз, подключите Arduino к компьютеру и загрузите код в Arduino. Если у вас возникли проблемы с загрузкой эскиза, помощь можно найти здесь .
Подключите блок питания 12 В. Клапан должен периодически издавать щелкающий звук и загораться светодиод (см. видео). Если вы поворачиваете ручку потенциометра по часовой стрелке, клапан должен переключаться быстрее и медленнее, если вы поворачиваете ее против часовой стрелки.
diy_ventilator_mar27a.ino
Шаг пятый: установка штуцеров
Клапан имеет три выхода: A, P и В (выпуск). Когда клапан не работает, A соединен с В, а P закрыт. Когда клапан включен, A соединен с P, а выпуск В закрыт. Мастер собирается соединить P с источником сжатого воздуха, A с манжетой для измерения артериального давления, а В — с вакуумом. При такой конфигурации манжета для измерения артериального давления будет надуваться, когда клапан активен, и сдуваться, когда клапан неактивен.
Выпускной порт спроектирован так, чтобы он был просто открыт в атмосферу, но в данном случае необходимо подключить его к вакууму, чтобы манжета для измерения артериального давления быстрее спускалась. Для этого сначала снимите черный пластиковый колпачок, закрывающий выпускной порт. Затем поместите пластиковую прокладку закрутите штуцер.
Установите штуцеры на клапана А и Р.
Шаг шестой: корпус
Для корпуса мастер использовал небольшую картонную коробку. Также можно использовать небольшой контейнер для посуды и т.д.
Устройство нужно закрепить в коробке, а напротив штуцеров сделать в ней отверстия.
Шаг седьмой: манжета
Дальше нужно плотно обернуть манжету вокруг мешка и снять грушу с трубки.
Шаг восьмой: подсоединяем трубки
Последним шагом сборки является подключение манжеты для измерения кровяного давления к штуцеру А клапана.
Источник сжатого воздуха к штуцеру Р и В к вакууму.
Теперь устройство готово, за исключением маски. Мастер не медицинский работники поэтому не включил эти компоненты в проект, но предполагает, что они будут доступны в любой больнце.
Шаг девятый: тестирование
Подключите устройство. Если все подключено правильно, манжета для измерения артериального давления должна периодически надуваться и спускаться, как показано на видео.
Мастер не медицинский работник, поэтому у него нет доступа к больничным источникам сжатого воздуха или вакуума. Для тестирования он использовал небольшой воздушный компрессор и вакуумный насос. Он установил регулятор давления на компрессоре на 4 бар (58 фунтов на квадратный дюйм) и вакуум на -400 мм рт. Ст. (-7,7 фунтов на квадратный дюйм), чтобы имитировать больничные системы.
Заметки.
— Частоту дыхания можно регулировать, поворачивая потенциометр (между 12-40 вдохами в минуту). Используя данный аппарат сжатого воздуха / вакуума, мастер заметил, что при частоте дыхания, превышающей ~ 20 вдохов в минуту, манжета для измерения кровяного давления не успевает полностью сдуться между вдохами. Это может не быть проблемой при использовании вакуума в больнице, так, как там, наверное, скорость потока больше.
-Мешок не полностью сжимается при каждом вдохе. Это может привести к недостаточной подаче воздуха в легкие пациента. Тестирование на манекене для медицинских дыхательных путей может выявить, так ли это на самом деле. Если это так, это можно исправить путем увеличения времени надувания во время каждого вдоха, что потребует редактирования кода Arduino.
-Мастер не проверял максимальную емкость манжеты для измерения кровяного давления. 4 бара намного выше, чем давление, обычно используемое при измерении артериального давления. Манжета не сломалась во время испытаний, но это не значит, что этого не произойдет в дальнейшем.
-BVM предназначен для работы без каких-либо дополнительных трубок между клапаном и носом / ртом пациента. Таким образом, для реального применения длина трубки между BVM и пациентом должна быть минимальной.
-Этот дизайн вентилятора не одобрен FDA и должен рассматриваться только как вариант » на крайний случай». Он был специально разработан таким образом, чтобы его можно было легко собирать из больничного оборудования и доступны комплектующих в ситуациях, когда просто нет более совершенных / более сложных альтернатив.
Мастер благодарит профессора Рэму Васудевану из Мичиганского университета, доктора медицины из отделения неотложной медицинской помощи Мариаме Ранси, доктора медицины Кристофера Захнера и доктора философии Айзена Чацина за финансирование, консультирование и помощь при работе над этим проектом.
Источник (Source)
Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.
Источник: