개발자들은 저렴한 인공호흡기 설계로 COVID-19 노력을 지원합니다.

인공호흡기는 폐에 산소를 유지하고 이산화탄소를 제거하도록 설계되었습니다. 바이러스가 폐의 섬모를 공격할 수 있기 때문에 심각한 COVID-19 사례의 치료에 중요한 도구입니다. 이런 일이 발생하면 점액이 폐에 쌓이고 2차 감염의 위험이 높아져 폐의 산소 흡수를 방해합니다. 수많은 코로나바이러스 환자로 인해 의료 시설이 붕괴되고 있는 이 불확실한 시기에 우리는 많은 비상 사태에 직면하고 있습니다. 그 중 하나는 호흡기 부족입니다. 코로나19가 전 세계적으로 매우 빠르게 확산되고 있습니다. 이러한 높은 보급률로 인해 많은 병원 자원을 즉시 사용할 수 없습니다. 많은 산업체와 기업에서 마스크, 인공 호흡기, 면봉, 의약품, 인공호흡기와 같은 다양한 의료 및 건강 기기를 기록적인 시간에 제작하고 있습니다. 후자는 COVID-19의 가장 큰 문제가 폐가 막히는 것이기 때문에 사람들이 계속 호흡하거나 더 잘 호흡할 수 있도록 합니다(그림 1 ). 이 시기에 기술 지향적인 사람들은 인공호흡기를 포함하여 환자를 돕기 위한 장치를 계획하고 생산하기 위한 대규모 오픈 소스 프로젝트를 시작했습니다. 이 프로젝트에는 수백 명의 엔지니어, 의료 전문가 및 연구원이 참여했습니다. 많은 디자이너가 3D 프린팅 및 기타 기술을 사용하여 주문형 예비 부품 및 장비를 만듭니다.

그림 1:전문 인공호흡기(이미지:Hamilton Medical)

환풍기는 어떻게 작동하나요?

이 장치는 폐에 산소를 공급하고 이산화탄소를 제거하여 호흡을 지원합니다. 산소는 모니터를 통해 제어할 수 있습니다. 인공호흡기는 입이나 코에 삽입되는 튜브를 통해 환자에게 연결됩니다. 현대의 인공호흡기는 소형 내장형 컴퓨터에 의해 전자적으로 제어됩니다. 이들은 생명에 중요한 시스템으로 분류되며 신뢰성을 보장하기 위해 높은 예방 조치를 취해야 합니다.

프로젝트

GitHub에도 있는 다양한 인공호흡기 디자인은 병원과 가정에 사용할 수 있는 장치가 충분하지 않을 때 중요한 역할을 합니다. 많은 아이디어는 급성 폐 위기 동안 호흡을 도울 수 있는 저가의 기초 인공호흡기를 만드는 것과 관련이 있습니다. 그러나 이들은 사람들의 건강 상태에 영향을 미치는 장치입니다. 이러한 이유로 의사와 상의해야 하며 인터넷에서 찾은 무작위 정보를 고려해서는 안 됩니다. 사실, 인공호흡기를 사용하면 특히 고압에서 작동하는 경우 상당한 위험이 있습니다.

저비용 오픈 소스 인공호흡기(PAPR)

이 프로젝트는 GitHub(그림 2 ). 적절하게 사용하면 많은 생명을 구할 수 있는 저렴한 장치입니다. 프로그래밍 가능한 호흡수(10-16회/분)로 작동하며 최대 45cmH20의 최대 기도 압력을 생성할 수 있지만 20cmH20를 초과하면 위험할 수 있습니다. 그것은 대기 공기(21% 산소 포함)만 밀어냅니다. 다른 산소화 비율의 경우 전문 장비가 필요하지만 이 장치는 대안이 없는 긴급 상황에서 유용하고 유용합니다. 프로젝트는 여전히 변경 및 제안을 위해 열려 있습니다. 제작자는 장치의 대량 생산을 위해 회사 및 공급 업체와 협력할 수 있습니다. 사실 일부 구성 요소는 단기간에 쉽게 구할 수 없습니다. 장치는 여전히 최소입니다. 바이러스 확산을 최소화하기 위해 철저한 시스템을 설계하는 것은 흥미로울 것입니다. 사실, 이미 감염된 환경, 즉 공기 중에 떠 있는 바이러스를 포함하는 비말이 있는 환경에서만 작동합니다. 운영관리는 아두이노에 맡깁니다. 정전 시 인공호흡기가 위험해지지 않도록 시스템과 솔루션도 연구해야 합니다.

그림 2:인공호흡기 프로젝트(이미지:GitHub)

팬데믹 인공호흡기

이 프로젝트는 Instructables에서 사용할 수 있으며 쉽게 사용할 수 있는 구성 요소로 만들 수 있습니다(그림 3 ). 전적으로 DIY 기술을 기반으로 하지만 목표는 생명을 구하는 것입니다. 비상용 인공호흡기로 사용할 수 있습니다. 이러한 유형의 치료를 요청할 사람들의 수는 현재 기존 인공호흡기 수보다 많을 것입니다. 병원에서 필요한 모든 인공호흡기를 구입할 수는 없습니다. 불가능할 것입니다. 이 장치는 디자인이 매우 단순하지만 현대적인 전자 제어 시스템을 사용합니다. 나무, 테이프, 비닐 봉지, 나사 튜브, 솔레노이드 밸브, 마그네틱 스위치 및 PLC를 사용합니다. 장치는 하드웨어 및 소프트웨어 기능 모두에서 지속적으로 업데이트되고 개선됩니다. 프로젝트에 보고된 정보는 제시된 프로토타입이 실험 목적일 뿐이며 안전 테스트가 수행되지 않았다고 경고합니다. 사실 인공호흡기는 잠재적으로 위험한 장치이며 훈련되고 인증된 의사만 사용해야 합니다. 따라서 그 사용은 자신의 책임하에 수행됩니다. 그것은 기본적으로 목재, 밸브 및 파이프로 만들어진 벨로우즈 유닛으로 구성됩니다. PLC 컨트롤러; 일부 전선 및 스위치; 및 전원 공급 장치. 전체 장치는 18 × 21 × 0.5인치 크기의 합판 조각에 장착됩니다. 평상시 열림 및 평상시 닫힘 밸브가 필요합니다. 공기와 함께 작동하려면 직동 솔레노이드 유형이어야 합니다. 테프론 테이프와 어댑터가 있는 나사산 피팅도 필요합니다. 벨로우즈는 대형 냉동 백으로 제작되었습니다.

그림 3:유행성 인공호흡기(이미지:Instructables)

밸브는 파이프로 연결되고 벨로우즈의 T가 벨로우즈 장치의 중심과 정렬되도록 장착됩니다. 여기에는 테프론이 있는 나사산 파이프 피팅이 사용됩니다. 벨로우즈 힌지는 1.5 × 7 × 0.625인치 4개 조각으로 만들어졌습니다. 합판 조각과 1.5 × 1.5 × 17인치. 나무 조각, 2개의 3인치. 경첩. 2 × 12.5인치. 보강. 그림 4 건설의 일부 세부 사항을 보여줍니다. 벨로우즈는 바닥 두 개의 합판 조각을 백킹 보드에 나사로 조여 만듭니다. 백은 캐리지 볼트의 너트와 와셔를 사용하여 작동 중에 두 합판 섹션 사이에 고정됩니다. 마그넷은 센서 폴 부근의 벨로우즈 끝에 부착되고, 센서는 센서 폴에 부착된다. 벨로우즈용 가방을 만들기 위해 큰 지퍼락 프리저백을 사용했습니다. 지퍼 부분을 잘라내고 0.5인치를 삽입합니다. 플라스틱 튜브를 중앙에 넣고 Tuck Tape을 사용하여 가장자리를 밀봉하고 강화합니다. 튜브는 0.25인치의 끝 부분 위로 미끄러질 수 있을 만큼 충분히 가방에서 튀어나와야 합니다. 배관의 젖꼭지 부분. 벨로우즈 백의 테이프 솔기는 합판 섹션의 바닥에 있어야 합니다. 힌지 덮개를 설치한 다음 상단 17인치를 설치합니다. 부분. 4인치 길이의 0.25인치와 함께 조입니다. 캐리지 볼트, 너트 2개, 와셔 2개. PLC 유닛은 Automation Direct의 Direct Logic 06 DO-06DR입니다. 그들의 장치는 저렴하고 충분히 유연하며 프로그래밍할 수 있는 많은 무료 소프트웨어가 있습니다. 다른 PLC 장치를 사용하고 자신의 제어 프로그램을 작성할 수 있습니다. PLC 외에도 시스템을 시작하려면 24V 전원 공급 장치와 켜기/끄기 스위치도 필요합니다. 프로그램은 Ladder Logic으로 작성되었습니다. 기본적으로 다음과 같이 작동합니다.

• 벨로우즈가 가득 찰 때까지 밸브 1을 열고 밸브 2를 닫습니다. 이는 상단 마그네틱 스위치가 닫힐 때 표시됩니다.
• 그런 다음 밸브 1을 닫고 밸브 2를 열고 밸브 3을 닫아 벨로우즈가 공기를 빼내고 환자에게 펌핑할 수 있도록 합니다.
• 벨로우즈가 하한까지 떨어지면 하부 마그네틱 스위치가 닫히고 밸브 2가 닫히고 밸브 1이 다시 열어 벨로우즈를 채웁니다.
• 타이머를 사용하면 밸브 3이 열린 상태에서 환자의 폐가 수축됩니다. 타이머가 만료되면 밸브 2가 열리고 밸브 3이 닫혀 다음 호흡 주기가 시작됩니다.

배선 차트는 다음과 같습니다.

• 입력
  • X0 상단 벨로우즈 매그 스위치
  • X1 하단 벨로우즈 매그 스위치
  • X2 켜기/끄기 스위치
  • C0 24V
  • 모든 지상 복귀
• 출력
  • Y0 미사용
  • Y1 흡입 밸브(V2)
  • Y2 호기 밸브(V3)
  • Y3 벨로우즈 충전 밸브(V1)
  • C0 120VAC 라인
  • 모든 반품은 중립선으로

그림 4:팬데믹 인공호흡기 구성의 일부 세부정보(이미지:TEMPO.CO)

>> 원래 게시된 전체 기사에 설명된 추가 인공호흡기 설계 노력에 대해 계속 읽기 자매 사이트인 EEWeb에서.