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低成本呼吸机

Covid-19大流行期间独立使用的低成本呼吸机

类似的项目,价值以下
低成本医用呼吸机

这是医疗呼吸器设计用于Covid-19的患者,如果有一个缺乏呼吸机。

项目目标:

  • 提供一个成本有效的选项< $1000
  • 为用户提供一个安全的通风选项的病人。
  • 使设计尽可能的简单,以购买所有的零件和组装。
    • 控制器大多SMD简化电子建立和确保质量。
    • 很少,如果有的话,自定义组件,以确保可用性和质量。
  • 为了提供生活必需品。这些措施包括以下内容:
    • 选项中增加氧气。
    • 简单的压力控制。
    • 给通风机操作员的流量信息
    • 安全为病人和操作 - IE病毒过滤器。
    • covid19 ARDS几乎都是插管的,所以需要增加一个现成的加湿器。

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压力反馈细节:

系统压力与3个的压力传感器监测。这是为了保证系统的病人的安全性和可靠性。该系统平均并表决。这样做的目的,即使一个传感器断开了,系统仍能运行。这在许多关键任务系统来完成。

所选择的压力传感器是霍尼韦尔HSCMLNN001PGAA3的将测量0-1磅表压。这些都是SMD元件,以便它们可以通过拾取和放置被组装到PCB上,便于大规模制造的。他们还要求3.3VDC运行它们,并从0-3.3V,然后通过选择微控制器读回送标定输出。这个伟大的工程,因为它是一个3.3V的微控制器。

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流动监察的详情:

在吸气和呼气流将通过Sensirion公司SFM3300-d或SFM3300-AW测量。这是准确的流量计,这将给准确的信息来运行呼吸机的个体。潮气量或空气量的进入和流出每次呼吸的肺是具有Covid-19 ARDS患者谁可能具有降低的潮气量对于相同的输入压力的关键。这可能最终导致缺氧如不及时纠正。不知情的流动也没有办法了解和纠正提前完成此项。目前,它是不是在控制基于流向呼吸机的作品,这将是唯一的监控。

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空气移动选择详细信息:

选择密克罗尼西亚U65MN-024KD-5型离心鼓风机作为空气动力的选择有几个原因。它是一个风扇,因此本质上不是一个正排量泵。这是一个工程控制,以限制可能的压力传递到病人的肺部。这是一台来自瑞士的优质风机,不会让你失望。

3D打印接口V002.STEP

流量计连接器夹

步 - 117.14 KB - 2020年4月3日在17:51

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3D打印连接器V002.STL

流量计连接器夹

标准镶嵌几何- 34.55 kB - 04/03/2020在17:51

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便携式网络图形(PNG) - 182.17 KB - 2020年4月2日在16点29分

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低成本Ventilator.pdf的安全性安全性分析

高层次的设计理念和安全性安全性分析

adobeportable Document Format - 155.14 kB - 03/21/2020 at 18:53

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PCB板Layout.pdf

版本1 PCB布局-主要为大规模生产的SMD元件设计

adobeportable Document Format - 536.25 kB - 03/19/2020 at 23:06

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查看所有7个文件

  • 1×送风机Micronel U65MN-024KD-5
  • 3.×压力传感器霍尼韦尔HSCMLNN001PGAA3
  • 1×流量仪表 - 要知道潮气量SENSIRION SFM3300-AW或SFM3300-d - 可在捕鼠
  • 1×BLDC控制器Maxon公司380200
  • 1×单片机Adafruit Feather M4 Express

  • LCD和流量计测试

    杰克Wachlin03/29/2020在22:070条评论

    为了支持我们的PCB设计,并测试了一些更加不确定的概念,我们成立了LCD和流量计的原型电路实验板。在原型中的主要组成部分:

    • Adafruit Feather M4 Express(基于samd51的微控制器开发板)
    • SFM3300流量计(+/-250 SLM全量程,I2C接口)
    • NHD-0420D3Z-FL-GBW-V3液晶显示(4x20背光液晶字符显示)

    原型成立如下所示。流量计和LCD都需要5V电源,但流量计是3.3V电平I2C通信兼容。的LCD需要的逻辑电平最多转移到5V。该LCD还可以在高达50kHz SPI仅通信。为了最大限度地利用这个项目,希望是建立在固件尽可能使用Arduino的API的。不幸的是,对于羽毛M4中,I2C速度不能在100kHz以下使用的Arduino“Wire.setClock()”界面降低。我不得不手动降低率。作为参考,代码为慢I2C设立SAMD51摘录如下(而这一切在我们的GitHub的,因为我们更新):

    //设置在I2C用于LCD <50kHz的Wire.begin();//设置I2C端口sercom2.disableWIRE();//禁用I2C SERCOMGCLK - > PCHCTRL [23.bit。陈=0;// 23是SERCOM2(GCLK-> PCHCTRL [23.bit。陈! =0);GCLK - > PCHCTRL [23.bit。创=0 x04;//通用时钟生成器4GCLK - > PCHCTRL [23.bit。陈=1;(GCLK-> PCHCTRL [23.bit。陈! =1);// TODO是什么GCLK4实际?SERCOM2-> I2CM.BAUD.bit.BAUD = 48000000/ (50000) -1;//设置I2C时钟速率慢sercom2.enableWIRE();//启用I2C SERCOM

    对于羽毛M4板,I2C设置为SERCOM2。SERCOM2的外周指数为23。我设置了SERCOM2来运行GCLK4。在Arduino的所有层下面,我还不太确定GCLK4的速率是多少。尽管如此,我可以得到约30kHz的时钟率,由我的逻辑分析仪确认。

    我设置了固件支持:

    • 目前的信息显示
    • 设置输入模式使用按钮到页面之间的设置和旋钮来选择特定的设置值。
    • 读取流量计数据,对其进行数值积分,估算潮气量

    下图显示了原型设置和连接。流量计的接口是通过一根相当长的电线连接的。在我们的设计中,我们将使用一个I2C驱动器专门用于长途通信与高电容的线路。这个原型没有它,但似乎仍然可靠。测试中有校验和,我没有看到校验和失败。流量测量似乎相当稳定,从综合流量估算潮气量似乎是合理的。

  • 流量计更新

    埃里克Wachlin2020年3月27日02:300条评论

    我们一直在努力工作,以设计为流量计,可以在任何地方进行连接。


    经由I2C的Sensirion公司3300-d流量计连通,其通常的是在PCB上的通信协议。我们用它在患者Y形大约是从呼吸机1米。数据质量差的可能性高,所以我们设计采用德州仪器P82B715DR I2C总线扩展主PCB上一个流量计PCB上的解决方案,以及。该总线扩展允许我们去了董事会进一步大幅距离,在不牺牲数据质量。流量计PCB是所有SMD元件。它有弹簧销连接到焊盘上的流量计,和在顶部的莫莱克斯microfit 3.0连接到经由与现成的电缆连接到主PCB。

    该PCB被保持到由3D印刷夹流量计。下面是完整的组件的图片。

    下面是测试打印的图片和流量计​​的剪辑。

  • 信息链接

    埃里克Wachlin2020年3月16日在02:540条评论
  • 为了DOS的滚动列表

    埃里克Wachlin2020年3月16日在02:280条评论

    增加两种可能对Covid-19有用的通风模式

    • 压力控制模式
      • 输入
        • PIP-峰值吸气压力(厘米水柱)
        • 呼气末正压(cmH2O)
        • 每分钟呼吸次数
        • 的FiO2
      • 输出
        • 指示用户以流量设定为氧
    • APRV-气道压力释放通气
      • 输入
        • P-高(厘米水柱)
        • P-低(厘米水柱)
        • T-高(秒)
        • T-低(秒)
        • 的FiO2
      • 输出
        • 指示用户以流量设定为氧

    增加风机启动检查:

    • 气密性试验
      • 打开鼓风机至最大,并确保压力增加到静压,保持1分钟以确认流量确实停止。
    • 流量计偏差校准
      • 管道和系统将有空气电容,需要减去,以获得正确的潮汐容量。将系统泵入最大压力,并创建一个流表。这样做5次,然后取平均值。

    添加报警,以呼吸机警报发布到云并向外发送发送到医院的工作人员。

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讨论

弗拉纳根写了2天前

可能要隔离排气电路由主控制风机和这样的,有点像本质安全。

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ksk写了5天前

您可以在SFM3300的可用性有何评论?谁拥有它们,例如?

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达人Schwenke写了4天前

这是我们开始往下走的路径,推出我们自己的传感器封装一半的原因。这是完美的应用程序和通风常用,因此不足。它看起来像有小于300的这些剩余库存为所有经销商联合现在。
https://www.edinventory.com/parts/sfm3300-d_sensirion
呼吸机内联传感器组件

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ksk写了4天前

同意了。我正在尝试这样做,但即使计算出数学,我想要别人校准的参考传感器,这样我就可以校准我的设计。如果不是Hackaday,希望发布到Github。

将继续遵循与您感兴趣的项目!

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米奇写了6天前

您愿意分享流量计连接器3D打印部分的设计吗?

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埃里克Wachlin写了4天前

是。对不起来晚了。如果您想直接去与它的打印机,我将发布两个步骤文件和STL。

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米奇写了4天前

谢谢。我也设计了一个,很快就会打印出来。我很有兴趣比较它们。但不着急。

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