DIY օդափոխիչ ՝ օգտագործելով սովորական բժշկական պարագաներ. 8 քայլ

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:46

Այս նախագիծը տրամադրում է հրահանգներ ՝ արտակարգ իրավիճակների սցենարներում օգտագործելու համար, երբ առևտրային արհեստական շնչառության սարքերը բավարար չեն, ինչպես օրինակ ՝ ներկայիս COVID-19 համաճարակը: Այս օդափոխիչի դիզայնի առավելությունն այն է, որ այն էապես ավտոմատացնում է ձեռքով օդափոխման սարքի օգտագործումը, որն արդեն լայնորեն կիրառվում և ընդունվում է բժշկական համայնքի կողմից: Բացի այդ, այն կարող է հավաքվել հիմնականում այն բաղադրիչներից, որոնք արդեն առկա են հիվանդանոցների մեծ մասում և չի պահանջում որևէ մասի պատվերով պատրաստում (օրինակ ՝ 3D տպագրություն, լազերային կտրում և այլն):

Պարկի դիմակի դիմակը (BVM), որը նաև հայտնի է որպես ձեռքի վերակենդանացուցիչ, ձեռքի սարք է, որն օգտագործվում է շնչառական օգնության կարիք ունեցող հիվանդներին դրական ճնշման օդափոխություն ապահովելու համար: Դրանք օգտագործվում են հիվանդներին ժամանակավոր օդափոխություն ապահովելու համար, երբ մեխանիկական արհեստական շնչառական սարքերն անհասանելի են, բայց երկար ժամանակ չեն օգտագործվում, քանի որ դրանք պահանջում են, որ մարդը շնչի պայուսակը կանոնավոր շնչառական ընդմիջումներով:

Այս DIY արհեստական շնչափողը ավտոմատացնում է BVM- ի սեղմումը, որպեսզի այն կարողանա օգտագործվել հիվանդին անորոշ ժամանակով օդափոխելու համար: Սեղմումը ձեռք է բերվում BVM- ի շուրջ փաթաթված արյան ճնշման բռունցքը բազմիցս փչելով/քամելով: Հիվանդանոցների մեծ մասը հագեցած է սեղմված օդի և վակուումային պատերի վարդակներով, որոնք կարող են օգտագործվել համապատասխանաբար արյան ճնշման բռունցքը փչելու և քամելու համար: Էլեկտրամագնիսական փականը կարգավորում է սեղմված օդի հոսքը, որը կառավարվում է Arduino միկրոկոնտրոլերի կողմից:

Բացի BVM- ից և արյան ճնշման բռնակից (երկուսն էլ արդեն հասանելի են հիվանդանոցներում), այս դիզայնը պահանջում է 100 դոլարից պակաս արժողությամբ մասեր, որոնք կարելի է հեշտությամբ գնել առցանց վաճառողներից, ինչպիսիք են McMaster-Carr- ը և Amazon- ը: Տրամադրվում են առաջարկվող բաղադրիչներ և գնման հղումներ, բայց դուք կարող եք շատ մասեր փոխանակել նմանատիպ այլ բաղադրիչներով, եթե նշվածները հասանելի չեն:

Շնորհակալություններ.

Հատուկ շնորհակալություն Միչիգանի համալսարանի պրոֆեսոր Ռամ Վասուդևանին այս ծրագրի ֆինանսավորման համար և Մարիամ Ռունսիին, Մասաչուսեթսի Գլխավոր հիվանդանոցի Հարվարդի մասնաճյուղի շտապ բժշկության օրդինատուրայից և Բրիգամի և կանանց հիվանդանոցից, բժշկական փորձառություն տրամադրելու և հայեցակարգի վերաբերյալ հետադարձ կապի համար:

Ես նաև ուզում եմ ճանաչել Քրիստոֆեր ahահներին, բ.գ.թ. և Այզեն Չաչինին, UTMB- ից բ.գ.թ. Չնայած իմ սարքը նոր չէ, ես հույս ունեմ, որ այն մանրամասն հաշվետվությունը, թե ինչպես է այն կառուցվել, օգտակար կլինի մյուսների համար, ովքեր ցանկանում են վերստեղծել կամ կատարելագործել հայեցակարգը:

Պարագաներ

Բժշկական բաղադրիչներ

-Պայուսակի փականի դիմակ, ~ 30 դոլար (https://www.amazon.com/Simple-Breathing-Tool-Adult-Oxygen/dp/B082NK2H5R)

Արյան ճնշման բռունցք, ~ 17 դոլար (https://www.amazon.com/gp/product/B00VGHZG3C)

Էլեկտրոնային բաղադրիչներ

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

-3 ուղղությամբ էլեկտրոնային էլեկտրամագնիսական փական (12 Վ), ~ 30 դոլար (https://www.mcmaster.com/61975k413)

-12 Վ պատի ադապտեր, ~ 10 դոլար (https://www.amazon.com/gp/product/B01GD4ZQRS)

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

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

-Մանրատախտակ, 1 դոլար ~ (https://www.amazon.com/gp/product/B07PZXD69L)

-Մեկ միջուկային մետաղալար ՝ 15 դոլար տարբեր գույների մի ամբողջ հավաքածուի համար (https://www.amazon.com/TUOFENG-Wire-Solid-different-colored-spools/dp/B07TX6BX47)

Այլ բաղադրիչներ.

-Փողային փշալար գուլպաներ ՝ 10-32 թելերով, ~ 4 դոլար (https://www.mcmaster.com/5346k93)

-(x2) Պլաստիկ փշալարեր `1/4 NPT թելերով, ~ 1 $ (https://www.mcmaster.com/5372k121)

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

-(x2) Փշրման դիմացկուն թթվածնի խողովակներ, ~ 10 դոլար (https://www.amazon.com/dp/B07S427JSY)

-Փոքր տուփ կամ այլ տարա, որը կծառայի որպես էլեկտրոնիկա և կափույր

Քայլ 1: Լարեք էլեկտրոնիկան

Օգտագործելով պինդ միջուկի մետաղալարն ու մանրանկարչությունը ՝ միացրեք Arduino- ն, TIP 120- ը և պոտենցիոմետրը, ինչպես ցույց է տրված էլեկտրագծերի գծապատկերում: Կարող եք նաև ցանկանալ կամ տաք սոսնձել Arduino- ն և հացաթուղթը մի ստվարաթղթի վրա, քանի որ դա կօգնի սահմանափակել լարերի վրա պատահական ձգումը:

Նկատի ունեցեք, որ 1k դիմադրությունը պարտադիր չէ: Այն աշխատում է որպես ապահովագրություն էլեկտրական շորտերի դեմ, բայց եթե ձեր կողքին չկա մեկը, կարող եք այն պարզապես փոխարինել մետաղալարով, և ամեն ինչ դեռ պետք է լավ աշխատի:

Arduino- ն չի կարող ուղիղ փական վարել, քանի որ այն պահանջում է ավելի շատ էներգիա, քան կարող է ապահովել Arduino- ի ելքային կապանքները: Փոխարենը, Arduino- ն վարում է TIP 120 տրանզիստորը, որը գործում է որպես անջատիչ `փականը միացնելու և անջատելու համար:

Պոտենցիոմետրը գործում է որպես «շնչառական հաճախության կարգավորիչ բռնակ»: Կաթսայի կարգավորումը փոխելը լարման ազդանշանը փոխում է Arduino- ի A0 կապի: Arduino- ի վրա աշխատող ծածկագիրը փոխակերպում է այդ լարումը «շնչառության» և սահմանում է փականի բացման և փակման արագությունը `դրան համապատասխան:

Քայլ 2. Լարեք էլեկտրոնային էլեկտրամագնիսական փականը

Էլեկտրոնային փականը չի առաքվում դրան միացված լարերով, ուստի դա պետք է արվի ձեռքով:

Նախ, հեռացրեք վերին ծածկը ՝ օգտագործելով Phillips- ի գլխի պտուտակահան, նրա երեք պտուտակավոր տերմինալները ՝ V+, V- և GND (մերկացրեք լուսանկարից ՝ որոշելու համար, թե որն է)

Այնուհետեւ, ամրացրեք լարերը `դրանք սեղմելով պտուտակներով: Ես կառաջարկեի օգտագործել նարնջագույն կամ դեղին մետաղալարեր V+-ի համար (կամ ինչ գույն եք օգտագործել 12V լարի համար նախորդ քայլին), կապույտ կամ սև `V- համար, և սև` GND- ի համար (կամ ինչ գույն եք օգտագործել GND լարերի համար Նախորդ քայլը: Ես օգտագործել եմ սևը ինչպես V- ի, այնպես էլ GND- ի համար, բայց մի փոքր կտոր ժապավեն դրեցի GND լարերի վրա, որպեսզի կարողանամ դրանք տարբերակել:

Երբ լարերը կցվում են, նորից դրեք կափարիչը և պտուտակով ամրացրեք այն տեղում:

Այնուհետև լարերը միացրեք տախտակին, ինչպես ցույց է տրված էլեկտրագծերի թարմացված դիագրամում:

Հստակության համար ներառված է նաև սխեմայի դիագրամ, բայց եթե ձեզ ծանոթ չեն այդ տիպի նշումները, կարող եք պարզապես անտեսել այն:)

Քայլ 3. Վերբեռնեք Arduino ծածկագիրը և փորձեք էլեկտրոնիկան

Եթե այն դեռ չունեք, ներբեռնեք Arudino IDE- ն կամ բացեք Arduino վեբ խմբագիրը (https://www.arduino.cc/hy/main/software):

Եթե դուք օգտագործում եք Arduino Ստեղծել վեբ խմբագիր, կարող եք մուտք գործել այս նախագծի ուրվագիծը այստեղ: Եթե դուք օգտագործում եք Arduino IDE- ն ձեր համակարգչում տեղական մակարդակում, կարող եք ներբեռնել էսքիզը այս Ուղեցույցից:

Բացեք էսքիզը, միացրեք Arduino- ն ձեր համակարգչին ՝ օգտագործելով USB տպիչի մալուխ և տեղադրեք էսքիզը Arduino- ին: Եթե էսքիզը բեռնելիս դժվարություններ ունեք, օգնությունը կարող եք գտնել այստեղ:

Այժմ միացրեք 12 Վ էլեկտրամատակարարումը: Փականը պետք է պարբերաբար հնչի կտկտոցի ձայն և լուսավորվի, ինչպես ցույց է տրված տեսանյութում: Եթե պոտենցիոմետրի պտույտը պտտեք ժամացույցի սլաքի ուղղությամբ, այն պետք է ավելի արագ փոխվի, և ավելի դանդաղ, եթե այն պտտեք ժամացույցի սլաքի հակառակ ուղղությամբ: Եթե դա այն վարքագիծը չէ, որը տեսնում եք, հետ գնացեք և ստուգեք բոլոր նախորդ քայլերը:

Քայլ 4. Կցեք փշալարերի միակցիչները փականին

Փականը ունի երեք նավահանգիստ ՝ A, P և Exhaust: Երբ փականը անգործուն է, A- ն միացված է Exhaust- ին, իսկ P- ը փակ է: Երբ փականը ակտիվ է, A- ն միացված է P- ին, իսկ Exhaust- ը փակ է: Մենք պատրաստվում ենք P- ն միացնել սեղմված օդի աղբյուրին, A- ն ՝ արյան ճնշման բռնակին, իսկ Exhaust- ը ՝ վակուումին: Այս կազմաձևով արյան ճնշման բռունցքը կփչվի, երբ փականը ակտիվ է, և կփչանա, երբ փականը անգործուն է:

Արտանետման նավահանգիստը նախատեսված է այնպես, որ այն բաց լինի մթնոլորտի համար, բայց մենք պետք է այն միացնենք վակուումի հետ, որպեսզի արյան ճնշման բռունցքն ավելի արագ փչանա: Դա անելու համար նախ հանեք արտանետվող նավահանգիստը ծածկող սև պլաստիկ գլխարկը: Այնուհետև տեղադրեք պլաստմասսայե հեռավորությունը բացված թելերի վրա և վերևում ամրացրեք արույրից փշալարված միակցիչը:

Պլաստիկ փշալարեր միացրեք A և P. նավահանգիստներին: Ամրացրեք բանալին `արտահոսք չպահպանելու համար:

Քայլ 5. Ստեղծեք բնակարան էլեկտրոնիկայի համար

Քանի որ լարերից ոչ մեկը տեղում չի սոսնձված, կարևոր է դրանք պաշտպանել պատահաբար ձգվելուց և անջատվելուց: Դա կարելի է անել ՝ դրանք տեղադրելով պաշտպանիչ պատյանում:

Բնակարանի համար ես օգտագործեցի փոքր ստվարաթղթե տուփ (McMaster առաքման տուփերից մեկը ներս մտավ որոշ մասեր): Կարող եք նաև օգտագործել փոքրիկ տուփի սպասք կամ ցանկալի բան:

Նախ, տարայի մեջ դրեք փականը, Arduino- ն և մանրանկարչական տախտակը: Այնուհետև 12V հոսանքի մալուխի և օդային խողովակների համար տարայի մեջ բացեք/հորատեք անցքեր: Երբ անցքերն ավարտվեն, տաք սոսինձը, ժապավենը կամ ճարմանդը կապում են փականը, Arduino- ն և տախտակը իրենց ցանկալի վայրերում:

Քայլ 6. Արյան ճնշման բռունցքը փաթաթեք BVM- ի շուրջ

Անջատեք ինֆլյացիայի լամպը արյան ճնշման բռունցքից (դուք պետք է կարողանաք այն պարզապես հանել): Հաջորդ քայլում այս խողովակը միացված կլինի էլեկտրոնային փականին:

Արյան ճնշման բռունցքը փաթաթեք BVM- ի շուրջ: Համոզվեք, որ բռունցքը հնարավորինս ամուր է ՝ առանց պայուսակը փլուզելու:

Քայլ 7: Կցեք օդային խողովակներ

Վերջին քայլը արյան ճնշման բռունցքը, սեղմված օդի աղբյուրը և վակուումային աղբյուրը էլեկտրոնային փականին միացնելն է:

Միացրեք արյան ճնշման բռունցքը փականի A տերմինալին:

Օգտագործելով թթվածնի խողովակ, միացրեք փականի P տերմինալը սեղմված օդի աղբյուրին: Հիվանդանոցներից շատերը պետք է ունենան սեղմված օդի վարդակներ, որոնք հասանելի են 4 բար (58 psi) ճնշման տակ (աղբյուր):

Օգտագործելով մեկ այլ թթվածնի խողովակ, միացրեք փականի արտանետման տերմինալը վակուումի աղբյուրին: Հիվանդանոցների մեծ մասը պետք է ունենա վակուումային վարդակներ `400 մմ Hg (7.7 psi) մթնոլորտից ցածր (աղբյուր):

Սարքն այժմ ամբողջական է, բացառությամբ անհրաժեշտ խողովակների/ադապտերների `BVM- ի ելքը հիվանդի թոքերին միացնելու համար: Ես առողջապահության մասնագետ չեմ, ուստի այդ բաղադրիչը նախագծում չեմ ներառել, բայց ենթադրվում է, որ դրանք հասանելի կլինեն ցանկացած հիվանդանոցային պայմաններում:

Քայլ 8: Փորձարկեք սարքը

Միացրեք սարքը: Եթե ամեն ինչ պատշաճ կերպով կապված է, արյան ճնշման բռունցքը պետք է պարբերաբար փչվի և փչանա, ինչպես ցույց է տրված տեսանյութում:

Ես առողջապահության մասնագետ չեմ, ուստի մուտք չունեմ հիվանդանոցային սեղմված օդ կամ վակուումային վարդակներ: Հետևաբար, ես օգտագործեցի փոքր օդային կոմպրեսոր և վակուումային պոմպ ՝ սարքը իմ տանը փորձարկելու համար: Ես կոմպրեսորի վրա ճնշման կարգավորիչը դրել եմ 4 բար (58 psi), իսկ վակուումը `-400 mmHg (-7,7 psi)` հիվանդանոցային վարդակները հնարավորինս լավագույնս մոդելավորելու համար:

Որոշ հերքումներ և հաշվի առնելու բաներ

-Շնչառության հաճախությունը կարող է ճշգրտվել ՝ պտտելով պոտենցիոմետրը (րոպեում 12-40 շնչառության միջև): Օգտագործելով սեղմված օդի/վակուումի կարգավորումը, ես նկատեցի, որ շնչառության հաճախականությամբ րոպեից ավելի ~ 20 շնչառության համար արյան ճնշման բռունցքը ժամանակ չունի ամբողջ շունչը փչացնելու համար: Սա կարող է խնդիր չլինել, երբ հիվանդանոցային օդային վարդակներ օգտագործելիս, որոնք ես ենթադրում եմ, որ կարող են ապահովել հոսքի ավելի բարձր արագություն ՝ առանց ճնշման մեծ անկման, բայց հաստատ չգիտեմ:

-Պայուսակի փականը յուրաքանչյուր շնչառության ընթացքում ամբողջովին սեղմված չէ: Սա կարող է հանգեցնել անբավարար օդի մղման դեպի հիվանդների թոքեր: Բժշկական շնչուղիների մարդիկի վրա փորձարկումը կարող է պարզել, թե արդյոք դա այդպես է: Եթե այո, ապա դա հնարավոր է շտկվի `յուրաքանչյուր շնչառության ընթացքում գնաճի ժամանակը մեծացնելով, ինչը կպահանջի խմբագրել Arduino ծածկագիրը:

-Ես արյան ճնշման ճարմանդի առավելագույն ճնշման հզորությունը չեմ փորձարկել: 4 բարը շատ ավելի բարձր է, քան արյան ճնշումը չափելու համար սովորաբար ներգրավված ճնշումը: Իմ թեստավորման ընթացքում արյան ճնշման բռունցքը չի կոտրվել, բայց դա չի նշանակում, որ դա չէր կարող տեղի ունենալ, եթե բռունցքում ճնշումը թույլատրվեր ամբողջությամբ հավասարվել մինչև փչվելը:

-A BVM- ն նախատեսված է օդային աջակցություն ապահովելու համար `առանց փականի և հիվանդի քթի/բերանի միջև լրացուցիչ խողովակների: Այսպիսով, իրական կիրառման համար BVM- ի և հիվանդի միջև խողովակների երկարությունը պետք է նվազագույնի հասցվի:

-Այս օդափոխիչի դիզայնը հաստատված չէ FDA- ի կողմից և պետք է դիտվի միայն որպես ՎԵՐASTԻՆ ՌԵՍՈՐՏԻ տարբերակ: Այն միտումնավոր նախագծված է եղել, որպեսզի հիվանդանոցային սարքավորումներից և առևտրային մասերից հեշտ հավաքվի այն իրավիճակներում, որտեղ ավելի լավ/ավելի բարդ այլընտրանքներ պարզապես չկան: Բարելավումները խրախուսվում են: