წვრილმანი ვენტილატორი საერთო სამედიცინო აღჭურვილობის გამოყენებით: 8 ნაბიჯი

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:16

ეს პროექტი იძლევა მითითებებს გადაადგილების ვენტილატორის შესაქმნელად გადაუდებელ სცენარებში გამოსაყენებლად, როდესაც არ არის საკმარისი კომერციული ვენტილატორები, როგორიცაა მიმდინარე COVID-19 პანდემია. ამ ვენტილატორის დიზაინის უპირატესობა ის არის, რომ ის არსებითად ავტომატიზირებს მექანიკური სავენტილაციო მოწყობილობის გამოყენებას, რომელიც უკვე ფართოდ გამოიყენება და მიღებულია სამედიცინო საზოგადოების მიერ. გარდა ამისა, მისი შეკრება შესაძლებელია იმ კომპონენტებისგან, რომლებიც უკვე ხელმისაწვდომია საავადმყოფოს უმეტეს ნაწილში და არ საჭიროებს რაიმე ნაწილის პერსონალურ დამზადებას (მაგ., 3D ბეჭდვა, ლაზერული ჭრა და ა.შ.).

ჩანთა სარქველის ნიღაბი (BVM), ასევე ცნობილი როგორც სახელმძღვანელო რეანიმატორი, არის ხელის მოწყობილობა, რომელიც გამოიყენება დადებითი წნევის ვენტილაციის უზრუნველსაყოფად პაციენტებისთვის, რომლებსაც სუნთქვის დახმარება სჭირდებათ. ისინი გამოიყენება დროებითი ვენტილაციის უზრუნველსაყოფად პაციენტებისთვის, როდესაც მექანიკური ვენტილატორები მიუწვდომელია, მაგრამ არ გამოიყენება ხანგრძლივი პერიოდის განმავლობაში, რადგან ისინი საჭიროებენ ადამიანებს, რომ რეგულარული სუნთქვის ინტერვალით მოახდინონ ჩანთა.

ეს წვრილმანი ვენტილატორი ავტომატიზირებს BVM– ის შეკუმშვას ისე, რომ ის შეიძლება გამოყენებულ იქნას პაციენტის ვენტილაციისთვის განუსაზღვრელი დროის განმავლობაში. შეკუმშვა მიიღწევა BVM- ზე შემოხვეული არტერიული წნევის მანჟის არაერთხელ გაბერილებით/გაფუჭებით. საავადმყოფოების უმეტესობა აღჭურვილია შეკუმშული ჰაერით და ვაკუუმური კედლის გასასვლელებით, რომლებიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას, შესაბამისად, არტერიული წნევის მანჟეტის გასაბერებლად და გასაფეთქებლად. სოლენოიდის სარქველი არეგულირებს შეკუმშული ჰაერის ნაკადს, რომელსაც აკონტროლებს არდუინოს მიკროკონტროლერი.

BVM და არტერიული წნევის მანჟეტის გარდა (ორივე მათგანი უკვე ხელმისაწვდომია საავადმყოფოებში), ეს დიზაინი მოითხოვს 100 დოლარზე ნაკლებ ნაწილს, რომლის შეძენაც შესაძლებელია ონლაინ გამყიდველებისგან, როგორიცაა McMaster-Carr და Amazon. მოცემულია შემოთავაზებული კომპონენტები და შესყიდვის ბმულები, მაგრამ თქვენ შეგიძლიათ შეცვალოთ ბევრი ნაწილი სხვა მსგავსი კომპონენტებით, თუ ჩამოთვლილი არ არის ხელმისაწვდომი.

მადლიერება:

განსაკუთრებული მადლობა პროფესორ რამ ვასუდევანს მიჩიგანის უნივერსიტეტში ამ პროექტის დაფინანსებისათვის და მარიამ რუნსის, ჰარვარდის მასიური გადაუდებელი მედიცინის რეზიდენტურის მასაჩუსეტსის გენერალურ საავადმყოფოში და ბრიგემისა და ქალთა საავადმყოფოში მისი სამედიცინო გამოცდილების გაცემისათვის და კონცეფციის შესახებ გამოხმაურებისათვის.

მე ასევე მინდა ვაღიარო კრისტოფერ ზაჰნერი, მედიცინის მეცნიერებათა დოქტორი და აიზენ ჩაჩინი, დოქტორანტი UTMB– დან, რომლებიც დამოუკიდებლად შეერწყნენ მსგავს დიზაინს, სანამ ამ ინსტრუქციულს გამოვაქვეყნებდი (საინფორმაციო სტატია). მიუხედავად იმისა, რომ ჩემი მოწყობილობა არ არის ახალი, ვიმედოვნებ, რომ ეს დეტალური აღწერილობა იმის შესახებ, თუ როგორ შეიქმნა იგი, სასარგებლო იქნება სხვებისთვის, რომლებიც ეძებენ კონცეფციის ხელახლა შექმნას ან გაუმჯობესებას.

მარაგები

სამედიცინო კომპონენტები:

-ჩანთის სარქველის ნიღაბი, $ 30 (https://www.amazon.com/Simple-Breathing-Tool-Adult-Oxygen/dp/B082NK2H5R)

სისხლის წნევის მანჟეტი, ~ 17 $ (https://www.amazon.com/gp/product/B00VGHZG3C)

Ელექტრონული ნაწილები:

-არდუინო უნო, 20 დოლარი (https://www.amazon.com/Arduino-A000066-ARDUINO-UNO-R3/dp/B008GRTSV6)

-3 გზა ელექტრონული სოლენოიდის სარქველი (12V), ~ 30 $ (https://www.mcmaster.com/61975k413)

-12 ვ კედლის ადაპტერი, ~ 10 $ (https://www.amazon.com/gp/product/B01GD4ZQRS)

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

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

მინიატურული პურის დაფა, ~ 1 $ (https://www.amazon.com/gp/product/B07PZXD69L)

-ერთი ბირთვიანი მავთული, 15 დოლარი სხვადასხვა ფერის მთელ კომპლექტში (https://www.amazon.com/TUOFENG-Wire-Solid-different-colored-spools/dp/B07TX6BX47)

სხვა კომპონენტები:

-სპილენძის ეკლიანი შლანგი 10-32 ძაფით, ~ 4 $ (https://www.mcmaster.com/5346k93)

-(x2) პლასტმასის მავთულხლართების მილი 1/4 NPT ძაფებით, ~ 1 $ (https://www.mcmaster.com/5372k121)

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

-(x2) დამსხვრეული რეზისტენტული ჟანგბადის მილები, ~ 10 $ (https://www.amazon.com/dp/B07S427JSY)

-პატარა ყუთი ან სხვა კონტეინერი, რომელიც ემსახურება ელექტრონიკას და სარქველს

ნაბიჯი 1: შეაერთეთ ელექტრონიკა

მყარი ძირითადი მავთულის და მინიატურული დაფის გამოყენებით დააკავშირეთ Arduino, TIP 120 და პოტენომეტრი, როგორც ეს ნაჩვენებია გაყვანილობის დიაგრამაში. თქვენ ასევე შეიძლება მოგინდეთ არდუინოს და პურის დაფის ჩასმა მუყაოს ნაჭერზე, რადგან ეს ხელს შეუწყობს მავთულხლართებზე შემთხვევითი ჩახშობის შეზღუდვას.

გაითვალისწინეთ, რომ 1k რეზისტორი არჩევითია. ის მუშაობს როგორც დაზღვევა ელექტრული შორტებისგან, მაგრამ თუკი გარშემო არ გყავთ, შეგიძლიათ ჩაანაცვლოთ იგი მავთულით და ყველაფერი კარგად უნდა მუშაობდეს.

Arduino– ს არ შეუძლია სარქველის მართვა პირდაპირ, რადგან ის მოითხოვს უფრო მეტ ენერგიას, ვიდრე Arduino– ს გამომავალი ქინძისთავები. სამაგიეროდ, Arduino მართავს TIP 120 ტრანზისტორს, რომელიც მოქმედებს როგორც გადამრთველი სარქვლის ჩართვისა და გამორთვისთვის.

პოტენომეტრი მოქმედებს როგორც "სუნთქვის სიხშირის რეგულირების ღილაკი". ქოთნის პარამეტრების შეცვლა ცვლის ძაბვის სიგნალს არდუინოს A0 პინში. Arduino– ზე გაშვებული კოდი გარდაქმნის ამ ძაბვას „სუნთქვის სიხშირედ“და ადგენს სარქველის გახსნისა და დახურვის სიჩქარეს, რომელიც შეესაბამება მას.

ნაბიჯი 2: შეაერთეთ ელექტრონული სოლენოიდის სარქველი

ელექტრონული სარქველი არ იგზავნება მასთან დაკავშირებული ნებისმიერი მავთულით, ამიტომ ეს ხელით უნდა გაკეთდეს.

პირველი, ამოიღეთ ზედა საფარი ფილიპსის ხრახნიანი გამოყენებით, რათა გამოამჟღავნოთ მისი სამი ხრახნიანი ტერმინალი, V+, V- და GND (კონსულტაციისთვის მიმართეთ ფოტოს, რომ დაადგინოთ რომელი რომელია)

შემდეგ მიამაგრეთ მავთულები მათ ხრახნებით. მე გირჩევთ გამოიყენოთ ნარინჯისფერი ან ყვითელი მავთულები V+-ისთვის (ან რა ფერიც გამოიყენეთ წინა საფეხურზე 12 ვ მავთულისთვის), ლურჯი ან შავი V- და შავი GND-ისთვის (ან რა ფერი გამოიყენეთ GND მავთულისთვის წინა ნაბიჯი. მე გამოვიყენე შავი ორივე V- და GND– ისთვის, მაგრამ GND– ის მავთულზე დავდე პატარა ლენტი, რათა შემეძლოს მათი გარჩევა.

მას შემდეგ, რაც მავთულები მიმაგრებულია, დააბრუნეთ საფარი და დააბრუნეთ იგი ადგილზე.

შემდეგ, დააკავშირეთ მავთულები პურის დაფაზე, როგორც ეს ნაჩვენებია განახლებული გაყვანილობის დიაგრამაში.

სიცხადისთვის, ჩართულია სქემის დიაგრამაც, მაგრამ თუ თქვენ არ იცნობთ ამ ტიპის აღნიშვნას, შეგიძლიათ უბრალოდ უგულებელყოთ იგი:)

ნაბიჯი 3: ატვირთეთ Arduino კოდი და შეამოწმეთ ელექტრონიკა

თუ ის ჯერ არ გაქვთ, გადმოწერეთ Arudino IDE ან გახსენით Arduino ვებ რედაქტორი (https://www.arduino.cc/en/main/software).

თუ თქვენ იყენებთ Arduino შექმნა ვებ რედაქტორს, შეგიძლიათ შეხვიდეთ ამ პროექტის ესკიზზე აქ. თუ თქვენ იყენებთ Arduino IDE- ს ადგილობრივად თქვენს კომპიუტერში, შეგიძლიათ ჩამოტვირთოთ ესკიზი ამ ინსტრუქციიდან.

გახსენით ესკიზი, დაუკავშირეთ Arduino თქვენს კომპიუტერს USB პრინტერის კაბელის გამოყენებით და ატვირთეთ ესკიზი Arduino– ში. თუ გიჭირთ ესკიზის ატვირთვა, დახმარება შეგიძლიათ იხილოთ აქ.

ახლა ჩართეთ 12 ვ კვების წყარო. სარქველმა პერიოდულად უნდა გამოსცეს დაწკაპუნების ხმა და ანათოს, როგორც ეს ნაჩვენებია ვიდეოში. თუ პოტენციომეტრის ღილაკს საათის ისრის მიმართულებით ატრიალებთ, ის უფრო სწრაფად უნდა შეიცვალოს და ნელა, თუ ისრის საწინააღმდეგოდ მოუხვიეთ. თუ ეს არ არის ის ქცევა, რასაც ხედავთ, დაბრუნდით და შეამოწმეთ ყველა წინა ნაბიჯი.

ნაბიჯი 4: მიამაგრეთ ეკლიანი მილის კონექტორები სარქველზე

სარქველს აქვს სამი პორტი: A, P და Exhaust. როდესაც სარქველი უმოქმედოა, A უკავშირდება გამონაბოლქვს და P დახურულია. როდესაც სარქველი აქტიურია, A უკავშირდება P- ს და გამონაბოლქვი დახურულია. ჩვენ ვაპირებთ შევაერთოთ P შეკუმშული ჰაერის წყაროსთან, A არტერიული წნევის მანჟესთან და გამონაბოლქვი ვაკუუმთან. ამ კონფიგურაციით, არტერიული წნევის მანჟეტი გაიზრდება, როდესაც სარქველი აქტიურია და დაიშლება, როდესაც სარქველი არააქტიურია.

გამონაბოლქვი პორტი შექმნილია მხოლოდ ატმოსფეროსთვის ღია, მაგრამ ჩვენ უნდა დავუკავშიროთ ის ვაკუუმს ისე, რომ არტერიული წნევის მანჟა უფრო სწრაფად დაბერდეს. ამისათვის ჯერ ამოიღეთ შავი პლასტიკური თავსახური, რომელიც ფარავს გამონაბოლქვის პორტს. შემდეგ მოათავსეთ პლასტიკური შუალედი დაუცველ ძაფებზე და მიამაგრეთ თავზე სპილენძის ეკლიანი კონექტორი.

მიამაგრეთ პლასტიკური ეკლიანი კონექტორები A და P. პორტებზე. გამკაცრდით გასაღებით, რათა არ მოხდეს გაჟონვა.

ნაბიჯი 5: შექმენით საცხოვრებელი ელექტრონიკისთვის

ვინაიდან არც ერთი მავთული არ არის გამყარებული ადგილზე, მნიშვნელოვანია მათი დაცვა შემთხვევით გათიშვისა და გათიშვისგან. ეს შეიძლება გაკეთდეს მათი დამცავ საცხოვრებელში მოთავსებით.

საცხოვრებლისთვის მე გამოვიყენე პატარა მუყაოს ყუთი (McMaster– ის ერთ – ერთი გადაზიდვის ყუთი, რომლის ნაწილებიც შემოვიდა). თქვენ ასევე შეგიძლიათ გამოიყენოთ პატარა საამქრო კონტეინერი, ან რაიმე უფრო საყვარელი თუ გსურთ.

პირველ რიგში, კონტეინერში ჩააწყვეთ სარქველი, არდუინო და მინიატურული დაფა. შემდეგ გახსენით/გაბურღეთ ხვრელები კონტეინერში 12V დენის კაბელისა და ჰაერის მილებისთვის. ხვრელების დასრულების შემდეგ, ცხელი წებო, ლენტი, ან საცობი მიამაგრეთ სარქველი, არდუინო და პურის დაფა სასურველ ადგილებში.

ნაბიჯი 6: შემოახვიეთ სისხლის წნევის მანკი BVM– ს გარშემო

გათიშეთ ინფლაციის ბოლქვი არტერიული წნევის მანჟეტიდან (თქვენ უნდა შეძლოთ მისი ამოღება). მომდევნო ეტაპზე, ეს მილი დაუკავშირდება ელექტრონულ სარქველს.

გადააფარეთ არტერიული წნევის მანჟე BVM- ს გარშემო. დარწმუნდით, რომ მანჟეტი მაქსიმალურად მჭიდროა ჩანთის ჩამონგრევის გარეშე.

ნაბიჯი 7: მიამაგრეთ საჰაერო მილები

საბოლოო ნაბიჯი არის არტერიული წნევის მანჟის, შეკუმშული ჰაერის წყაროს და ვაკუუმის წყაროს დაკავშირება ელექტრონულ სარქველთან.

შეაერთეთ არტერიული წნევის მანკი სარქვლის A ტერმინალთან.

ჟანგბადის მილის გამოყენებით შეაერთეთ სარქვლის P ტერმინალი შეკუმშული ჰაერის წყაროსთან. საავადმყოფოების უმეტესობას უნდა ჰქონდეს შეკუმშული ჰაერის გასასვლელი 4 ბარის წნევის ქვეშ (58 psi) (წყარო).

სხვა ჟანგბადის მილის გამოყენებით დააკავშირეთ სარქვლის გამონაბოლქვი ტერმინალი ვაკუუმის წყაროსთან. საავადმყოფოების უმეტესობას უნდა ჰქონდეს ვაკუუმური გასასვლელები 400 მმ Hg (7.7 psi) ატმოსფეროს ქვემოთ (წყარო).

მოწყობილობა უკვე დასრულებულია, გარდა აუცილებელი მილების/ადაპტერებისა, რათა დააკავშიროთ BVM გამოსავალი პაციენტის ფილტვებთან. მე არ ვარ ჯანდაცვის პროფესიონალი, ამიტომ მე არ ჩავრთე ეს კომპონენტი დიზაინში, მაგრამ ვარაუდობენ, რომ ისინი ხელმისაწვდომი იქნებოდა ნებისმიერ საავადმყოფოში.

ნაბიჯი 8: შეამოწმეთ მოწყობილობა

შეაერთეთ მოწყობილობა. თუ ყველაფერი სათანადოდ არის დაკავშირებული, არტერიული წნევის მანჟეტი პერიოდულად უნდა გაბერილი და გაბერილი იყოს, როგორც ეს ნაჩვენებია ვიდეოში.

მე არ ვარ ჯანდაცვის პროფესიონალი, ამიტომ არ მაქვს საავადმყოფოს შეკუმშული ჰაერის ან ვაკუუმის გასასვლელების წვდომა. ამიტომ, მე გამოვიყენე პატარა ჰაერის კომპრესორი და ვაკუუმური ტუმბო მოწყობილობის შესამოწმებლად ჩემს სახლში. კომპრესორზე წნევის რეგულატორი 4 ბარზე (58 psi) და ვაკუუმი -400 mmHg (-7.7 psi) დავადგინე საავადმყოფოს განყოფილებების მაქსიმალურად სიმულაციისთვის.

ზოგიერთი უარის თქმა და გასათვალისწინებელი რამ:

-სუნთქვის სიხშირე შეიძლება მორგებული იყოს პოტენომეტრის გადატრიალებით (წუთში 12-40 ამოსუნთქვა). შეკუმშული ჰაერის/ვაკუუმის პარამეტრების გამოყენებით შევამჩნიე, რომ სუნთქვის სიჩქარეზე ~ 20 -ზე მეტი ამოსუნთქვა წუთში არტერიული წნევის მანჟეს არ აქვს დრო, რომ მთლიანად ამოისუნთქოს სუნთქვებს შორის. ეს შეიძლება არ იყოს პრობლემა საავადმყოფოს საჰაერო საშუალებების გამოყენებისას, რომელსაც მე ვთვლი, რომ შეუძლია მიაწოდოს უფრო მაღალი ნაკადები წნევის ვარდნის გარეშე, მაგრამ ზუსტად არ ვიცი.

-ჩანთის სარქველი არ არის მთლიანად შეკუმშული ყოველი ამოსუნთქვისას. ამან შეიძლება გამოიწვიოს ჰაერის არასაკმარისი შეყვანა პაციენტის ფილტვებში. სასუნთქი გზების მამაკაცის ტესტირებაზე შეიძლება დადგინდეს, ასეა თუ არა. თუ ასეა, ეს შეიძლება გამოსწორდეს ყოველი ამოსუნთქვის დროს ინფლაციის დროის გაზრდით, რაც მოითხოვს არდუინოს კოდის რედაქტირებას.

-მე არ გამომიცდია არტერიული წნევის მანჟეტის მაქსიმალური წნევის სიმძლავრე. 4 ბარი გაცილებით მაღალია ვიდრე წნევა, რომელიც ჩვეულებრივ მონაწილეობს არტერიული წნევის მაჩვენებელში. ჩემი ტესტირების დროს არტერიული წნევის მანჟე არ დაირღვა, მაგრამ ეს არ ნიშნავს იმას, რომ ეს არ მოხდებოდა, თუკი მანჟეტში წნევა დაიშლებოდა სრულად გათანაბრება დეფლაციის წინ.

-BVM შექმნილია იმისთვის, რომ უზრუნველყოს ჰაერის მხარდაჭერა სარქველსა და პაციენტის ცხვირ/პირს შორის დამატებითი მილის გარეშე. ამრიგად, რეალური გამოყენებისთვის, BVM და პაციენტს შორის მილის სიგრძე უნდა იყოს მინიმუმამდე.

-ეს ვენტილატორის დიზაინი არ არის დამტკიცებული FDA– ს მიერ და უნდა ჩაითვალოს მხოლოდ როგორც ბოლო რეზორტის ვარიანტი. იგი მიზანმიმართულად იყო შემუშავებული, რათა ადვილად შეგროვებულიყო საავადმყოფოს აღჭურვილობიდან და კომერციული ნაწილებიდან იმ სიტუაციებში, როდესაც უკეთესი/უფრო დახვეწილი ალტერნატივები უბრალოდ არ არსებობს. გაუმჯობესება წახალისებულია!