DIY желдеткіші жалпы медициналық құралдарды қолданады: 8 қадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:23

Бұл жоба коммерциялық вентиляторлар жеткіліксіз болған кезде, мысалы, қазіргі COVID-19 пандемиясы кезінде, төтенше жағдай сценарийлерінде пайдалану үшін ауыспалы желдеткішті жинау бойынша нұсқауларды ұсынады. Бұл вентилятор дизайнының артықшылығы - бұл медициналық қоғамдастық кеңінен қолданған және қолмен желдету құрылғысын пайдалануды автоматтандырады. Бұған қоса, ол көбінесе аурухананың көптеген параметрлерінде бар компоненттерден жиналуы мүмкін және кез келген бөлшектерді арнайы дайындауды қажет етпейді (мысалы, 3D басып шығару, лазерлік кесу және т.б.).

Сөмке клапанының маскасы (BVM), қолмен реаниматолог ретінде де белгілі, тыныс алу көмегіне мұқтаж науқастарға оң қысымды желдетуді қамтамасыз ету үшін қолданылатын портативті құрылғы. Олар пациенттерге механикалық желдеткіштер болмаған кезде уақытша желдетуді қамтамасыз ету үшін қолданылады, бірақ ұзақ уақыт бойы қолданылмайды, себебі олар сөмкені тыныс алудың белгілі бір уақыт аралығында қысуын талап етеді.

Бұл DIY вентиляторы BVM сығуды автоматтандырады, сондықтан оны пациентті белгісіз уақытқа желдетуге болады. Қысуға АҚҚ оралған манжетті бірнеше рет үрлеу/демфикациялау арқылы қол жеткізіледі. Ауруханалардың көпшілігінде сығылған ауа мен вакуумды қабырға розеткалары орнатылған, олар сәйкесінше артериялық қысым манжетін үрлеуге және ауаны шығаруға болады. Соленоидты клапан Arduino микроконтроллерімен басқарылатын сығылған ауа ағынын реттейді.

BVM мен қан қысымы манжетасынан басқа (екеуі де ауруханаларда бар), бұл дизайн үшін McMaster-Carr және Amazon сияқты онлайн сатушылардан оңай сатып алуға болатын бөлшектердің құны 100 доллардан аспайды. Ұсынылған компоненттер мен сатып алу сілтемелері берілген, бірақ егер сізде жоқ болса, көптеген бөліктерді басқа ұқсас компоненттермен ауыстыруға болады.

Алғыс:

Мичиган университетінің профессоры Рам Васудеванға осы жобаны қаржыландырғаны үшін және Массачусетс штатының жалпы ауруханасы мен Бригам мен әйелдер ауруханасының Гарвардтағы фельдшерлік -резиденциясының докторы Мариама Рунсие, медициналық тәжірибесін бергені үшін және концепция бойынша кері байланыс бергені үшін ерекше алғыс.

Мен сондай -ақ, осы нұсқаулықты (жаңалықтар мақаласын) жарияламас бұрын, ұқсас дизайнды өз бетінше біріктірген UTMB докторы Кристофер Захнерді, MD мен Айсен Чачинді танғым келеді. Менің құрылғым жаңа болмаса да, оның қалай салынғанын егжей -тегжейлі есепке алу тұжырымдаманы жаңғыртқысы немесе жетілдіргісі келетіндерге пайдалы болады деп үміттенемін.

Жабдықтар

Медициналық компоненттер:

-Сөмке клапаны маскасы, ~ 30 доллар (https://www.amazon.com/Simple-Breathing-Tool-Adult-Oxygen/dp/B082NK2H5R)

-Қан қысымы манжеті, ~ 17 доллар (https://www.amazon.com/gp/product/B00VGHZG3C)

Электрондық компоненттер:

-Arduino Uno, ~ 20 доллар (https://www.amazon.com/Arduino-A000066-ARDUINO-UNO-R3/dp/B008GRTSV6)

-3 жақты электронды электромагниттік клапан (12В), ~ 30 доллар (https://www.mcmaster.com/61975k413)

-12 В қабырға адаптері, ~ 10 доллар (https://www.amazon.com/gp/product/B01GD4ZQRS)

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

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

-миниатюралық тақта, ~ 1 доллар (https://www.amazon.com/gp/product/B07PZXD69L)

-Жалғыз ядролық сым, әр түрлі түстер жиынтығы үшін ~ 15 доллар (https://www.amazon.com/TUOFENG-Wire-Solid-differ-colored-spools/dp/B07TX6BX47)

Басқа компоненттер:

-10-32 жіппен бекітілген шыбық тікенекті шланг, ~ 4 доллар (https://www.mcmaster.com/5346k93)

-(x2) 1/4 NPT жіптері бар пластикалық тікенді түтік, ~ 1 доллар (https://www.mcmaster.com/5372k121)

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

-(x2) Ұзаққа төзімді оттегі түтіктері, ~ 10 доллар (https://www.amazon.com/dp/B07S427JSY)

-Электроника мен клапан корпусы ретінде қызмет ететін шағын қорап немесе басқа контейнер

1 -қадам: Электрониканы қосыңыз

Қатты ядролық сымды және миниатюралық тақтаны пайдаланып, Arduino, TIP 120 және потенциометрді сымдар схемасында көрсетілгендей қосыңыз. Сіз сондай -ақ Arduino мен нан тақтасын картонға таспамен немесе ыстық желіммен жабыстырғыңыз келуі мүмкін, себебі бұл сымдардың кездейсоқ тартылуын шектеуге көмектеседі.

1k резисторы міндетті емес екенін ескеріңіз. Бұл электр шорттардан сақтандыру ретінде жұмыс істейді, бірақ егер сізде оны жатқызбасаңыз, оны сыммен ауыстыруға болады, және бәрі жақсы жұмыс істеуі керек.

Arduino клапанды тікелей басқара алмайды, себебі ол Arduino шығыс түйреуіштерінен гөрі көп қуатты қажет етеді. Оның орнына Arduino клапанды қосу және өшіру үшін қосқыш ретінде әрекет ететін TIP 120 транзисторын басқарады.

Потенциометр «тыныс алу жиілігін реттеу тұтқасы» қызметін атқарады. Кастрюльді баптау кернеудің сигналын Arduino A0 түйреуішіне өзгертеді. Arduino -да жұмыс істейтін код бұл кернеуді «тыныс алу жиілігіне» түрлендіреді және клапанның ашылу және жабылу жылдамдығын сәйкес етеді.

2 -қадам: Электронды клапанды қосыңыз

Электронды клапан оған ешқандай сыммен жеткізілмейді, сондықтан оны қолмен жасау керек.

Алдымен V+, V- және GND үш бұрандалы терминалын ашу үшін Филлипс бұрағышының көмегімен жоғарғы қақпақты алыңыз (қайсысы екенін анықтау үшін суретті қараңыз)

Содан кейін сымдарды бұрандалармен бекітіңіз. Мен V+ үшін қызғылт сары немесе сары сымды қолдануды ұсынар едім (немесе алдыңғы қадамда 12В сым үшін қандай түс қолдансаңыз), V- үшін көк немесе қара, ал GND үшін қара (немесе сіз GND сымы үшін қандай түсті пайдалансаңыз) Мен V- және GND үшін қара түсті қолдандым, бірақ GND сымына кішкене таспа жапсырдым, сондықтан оларды ажырата алдым.

Сымдар бекітілгеннен кейін қақпақты орнына қойып, орнына бұраңыз.

Содан кейін, сымдарды жаңартылған электр схемасында көрсетілгендей, тақтаға қосыңыз.

Түсінікті болу үшін схема да қосылған, бірақ егер сіз бұл белгімен таныс болмасаңыз, оны елемеуге болады:)

3 -қадам: Arduino кодын және тест электроникасын жүктеңіз

Егер сізде әлі жоқ болса, Arudino IDE жүктеңіз немесе Arduino веб -редакторын ашыңыз (https://www.arduino.cc/en/main/software).

Егер сіз Arduino Create веб -редакторын қолдансаңыз, осы жобаның нобайына мына жерден кіре аласыз. Егер сіз компьютерде Arduino IDE -ді жергілікті түрде қолдансаңыз, эскизді осы Нұсқаулықтан жүктеуге болады.

Эскизді ашыңыз, USB принтер кабелі арқылы Arduino -ны компьютерге қосыңыз және эскизді Arduino -ге жүктеңіз. Егер эскизді жүктеуде қиындықтар туындаса, анықтаманы мына жерден табуға болады.

Енді 12 В қуат көзін қосыңыз. Клапан мезгіл -мезгіл шертетін дыбыс шығарып, бейнеде көрсетілгендей жануы керек. Егер сіз потенциометр тұтқасын сағат тілімен бұрсаңыз, ол тезірек, ал сағат тіліне қарсы бұрсаңыз баяу ауысуы керек. Егер бұл сіздің мінез -құлқыңыз болмаса, артқа қайтып, алдыңғы қадамдардың барлығын тексеріңіз.

4 -қадам: Клапанға тікенек құбырлы қосқыштарды бекітіңіз

Клапанның үш порты бар: A, P және Egzoz. Клапан белсенді емес кезде А сорғышқа қосылады және Р жабылады. Клапан активті болғанда, А Р -ға қосылады және Шығу жабылады. Біз P -ны қысылған ауа көзіне, А -ны қан қысымы манжетасына және соруды вакуумға қосамыз. Бұл конфигурацияда қан қысымы манжетасы клапан жұмыс істеп тұрған кезде үрленеді, ал клапан белсенді емес кезде ауытқиды.

Шығару порты атмосфераға ашық болу үшін жасалған, бірақ біз оны вакуумға қосуымыз керек, осылайша қан қысымы манжетасы тез кетіп қалады. Ол үшін алдымен Шығару портын жабатын қара пластик қақпақты алыңыз. Содан кейін пластикалық аралықты ашық жіптердің үстіне қойып, үстіне жезден тікенді қосқышты бекітіңіз.

А және П порттарына пластикалық тікенді қосқыштарды бекітіңіз, ағып кетпеуі үшін кілтпен бекітіңіз.

5 -қадам: Электроникаға арналған корпус жасаңыз

Сымдардың ешқайсысы өз орнында дәнекерленбегендіктен, оларды кездейсоқ тартудан және ажыратудан қорғау маңызды. Мұны оларды қорғаныс корпусына орналастыру арқылы жасауға болады.

Корпус үшін мен кішкене картон қорапты қолдандым (McMaster жеткізу қораптарының бір бөлігі кейбір бөлшектер кірді). Егер сіз қаласаңыз, шағын ыдыс -аяқ контейнерін немесе басқа нәрсені ұнататын заттарды қолдануға болады.

Алдымен контейнерге клапанды, Arduino мен миниатюралық тақтаны салыңыз. Содан кейін контейнерде 12В қуат кабелі мен ауа түтіктеріне тесіктер жасаңыз/бұрғылаңыз. Тесіктер аяқталғаннан кейін ыстық желім, таспа немесе зиппен клапанды, Arduino мен нан тақтасын қалаған жерлеріне байлаңыз.

6 -қадам: Қан қысымын манжетаны BVM айналасына ораңыз

Инфляция лампасын қан қысымы манжетінен ажыратыңыз (оны жай ғана тартып алу керек). Келесі қадамда бұл түтік электронды клапанға қосылады.

Қан қысымын өлшейтін манжетаны BVM айналасына ораңыз. Манжеттің сөмкені құлап кетпестен мүмкіндігінше тығыз екеніне көз жеткізіңіз.

7 -қадам: ауа түтіктерін бекітіңіз

Соңғы қадам - қысымды ауа манжетін, қысылған ауа көзін және вакуум көзін электронды клапанға қосу.

Артериялық қысымды манжетті клапанның А терминалына жалғаңыз.

Оттегі түтігінің көмегімен клапанның Р терминалын қысылған ауа көзіне қосыңыз. Ауруханалардың көпшілігінде 4 бар қысымда (58 psi) қысылған ауа шығатын орындар болуы керек (көзі).

Басқа оттегі түтігін пайдаланып, клапанның Шығару терминалын вакуум көзіне қосыңыз. Ауруханалардың көпшілігінде атмосферадан төмен 400 мм рт.

Құрылғы BVM шығуын науқастың өкпесіне қосу үшін қажетті түтіктерді/адаптерлерді қоспағанда, қазір аяқталды. Мен денсаулық сақтау маманы емеспін, сондықтан мен бұл компонентті дизайнға енгізбедім, бірақ олар кез келген ауруханалық жағдайда болады деп болжануда.

8 -қадам: құрылғыны тексеріңіз

Құрылғыны қосыңыз. Егер бәрі дұрыс қосылған болса, онда қан қысымы манжетасы бейнеде көрсетілгендей мезгіл -мезгіл үрленіп және ауытқуы керек.

Мен денсаулық сақтау маманы емеспін, сондықтан аурухананың қысылған ауасына немесе вакуумдық розеткаларға қол жеткізе алмаймын. Сондықтан мен өз үйімде құрылғыны сынау үшін шағын ауа компрессоры мен вакуумдық сорғыны қолдандым. Ауруханалық розеткаларды максималды түрде имитациялау үшін компрессордағы қысымды реттегішті 4 барға (58 psi), ал вакуумды -400 мм с.б. (-7.7 psi) қойдым.

Кейбір жауапкершіліктен бас тарту және ескеру керек нәрселер:

-Тыныс алу жиілігін потенциометрді бұру арқылы реттеуге болады (минутына 12-40 тыныс алу арасында). Қысылған ауа/вакуум қондырғысын қолдана отырып, мен тыныс алу жиілігі минутына ~ 20 -дан жоғары болса, артериялық қысымды манжеттің тыныс алу арасында толық өшуге уақыты жоқ екенін байқадым. Ауруханалық ауа розеткаларын пайдалану кезінде бұл мәселе болмауы мүмкін, мен қысымның төмендеуінсіз жоғары ағынды қамтамасыз ете аламын, бірақ мен нақты білмеймін.

-Әр тыныс алу кезінде қапшық клапаны толығымен қысылмайды. Бұл науқастың өкпесіне ауаның жеткіліксіз түсуіне әкелуі мүмкін. Медициналық тыныс алу жолдарының маникиніне тестілеу бұл жағдайдың бар -жоғын анықтай алады. Олай болса, бұл әр тыныс кезінде инфляция уақытын ұлғайту арқылы шешілуі мүмкін, бұл Arduino кодын өңдеуді қажет етеді.

-Қан қысымы манжетасы үшін максималды қысым сыйымдылығын тексерген жоқпын. 4 бар әдетте қан қысымын өлшеуге қатысатын қысымнан әлдеқайда жоғары. Қан қысымы манжетасы тестілеу кезінде үзілмеді, бірақ бұл манжетадағы қысымды дефляцияға дейін толық теңестіруге мүмкіндік берсе, бұл болмайды дегенді білдірмейді.

-BVM клапан мен науқастың мұрны/аузы арасында қосымша түтіксіз ауаны қолдауды қамтамасыз етуге арналған. Осылайша, нақты қолдану үшін BVM мен пациент арасындағы түтіктің ұзындығы минималды болуы керек.

-Бұл желдеткіштің дизайны FDA -мен мақұлданбаған және оны соңғы демалыс орны ретінде қарастырған жөн. Ол жақсырақ/күрделі баламалар жоқ жағдайларда аурухана жабдықтары мен коммерциялық бөлшектерден оңай жиналатын етіп жасалған. Жақсартулар ынталандырылады!