Yurtdışı salgın durumu yoğunlaştı, düşük maliyetli bir ventilatör yaptırmak mümkün müdür?
Yapay ventilatör, solunum yetmezliğini önleyebilen ve tedavi edebilen, hastanın ömrünü kurtarabilen ve uzatabilen hayati bir tıbbi cihazdır. COVID-19 ile enfekte hastaların nefes almaya devam etmesine veya akciğer tıkanıklığının neden olduğu solumayı önlemesine izin verebilir zor. Bunun nedeni, virüsün akciğerleri işgal etmesi ve insan vücuduna girdikten sonra fibroza neden olmasıdır; insan vücuduna bu virüs bulaştığında, akciğerlerde büyük miktarda mukus birikerek ikinci derece enfeksiyon riskini artırır ve solunum rahatsızlıklarına neden olur.
Yeni koronavirüsün küresel ölçekte sürekli fermantasyonunun mevcut arka planı altında, birçok acil durumla karşı karşıyayız.Bunların arasında birçok tıbbi sistem, artan doğrulanmış hasta sayısı nedeniyle neredeyse çökmüş durumda.
COVID-19'un dünya çapında hızla yayılması nedeniyle, yeni hasta sayısı artmaya devam ediyor ve birçok hastanenin acil tıbbi malzemeleri var. Neyse ki, birçok endüstri ve şirket, "salgını" desteklemek için mümkün olan en kısa sürede maskeler, pamuklu çubuklar, ilaçlar ve vantilatörler dahil olmak üzere tıbbi malzemeleri üretmek için kendiliğinden "sektörler arası" bir konuma sahiptir.
Ventilatörler gibi tıbbi ekipmanlara acilen ihtiyaç duyulduğu şu anda, teknik yeteneklere sahip geliştiriciler, hastalara (ventilatörler dahil) yardımcı olabilecek tıbbi ekipmanı planlamak ve üretmek için büyük ölçekli bir açık kaynak projesi başlattılar. Bu proje yüzlerce mühendis, tıp profesyoneli ve araştırmacının katılımını çekti. Ayrıca talep üzerine parça ve ekipman üretmek için 3D baskı ve diğer teknolojileri kullanan birçok tasarımcı da var.
Şekil 1: Profesyonel yapay ventilatör (Kaynak: Hamilton Medical)
Ventilatör prensibi
Kendi kendine yapılan bir vantilatör yapmak için önce çalışma prensibine layık olması gerekir. Basitçe ifade etmek gerekirse, işlevi oksijenin akciğerlere girmesine izin vermek ve karbondioksiti dışarı atmak ve hastaların rahat nefes almasına yardımcı olmaktır. Oksijen miktarı bir monitör ile kontrol edilebilir. Ventilatör bir tüpü hastanın ağzına veya burnuna bağlar. Modern suni solunum maskeleri, küçük yerleşik bilgisayarlar tarafından kontrol edilir ve önemli bir yaşamsal sistem olarak kabul edilir.Güvenilirliklerini sağlamak için sıkı önlemler alınmalıdır.
Geliştirme projesi
Hastanelerde ve evlerde yeterli ekipman bulunmadığında, çeşitli ventilatör tasarımları (çoğu GitHub'da görünür) önemli bir rol oynar. Pek çok geliştirme projesi, şiddetli akciğer hastalığı durumunda solunuma yardımcı olmak için düşük maliyetli temel ventilatörler oluşturmaya odaklanmıştır. Ancak bu cihazlar, insanların tıbbi durumlarını da etkileyebilir. Bu nedenle, sadece çevrimiçi bilgi aramaktan ziyade önce bir doktora danışmak gerekir. Çünkü ventilatör kullanmanın özellikle yüksek basınçlı bir ortamda önemli riskleri vardır.
Düşük maliyetli açık kaynaklı ventilatör (PAPR)
GitHub üzerinde düşük maliyetli bir geliştirme projesi var (Şekil 2) Doğru kullanılırsa birçok hayat kurtarabilir. Cihaz solunum hızını programlayabilir (örneğin, dakikada 10-16 nefes) ve 45 cmH2O'ya kadar tepe hava yolu basınçları oluşturabilir (ancak tehlikeyi önlemek için 20 cmH2O'yu aşmamak en iyisidir). Sadece atmosferi (% 21 oksijen içerir) itecektir. Diğer oksijenasyon hızlarına ihtiyaç duyuluyorsa, profesyonel ekipman kullanılmalıdır, ancak Şekil 2'deki ekipman, başka seçeneklerin olmadığı acil durumlarda çok yararlı ve değerlidir.
Proje hala daha fazla öneri arıyor. Aslında, bazı bileşenleri kısa vadede elde etmek kolay olmayabilir. Bu ventilatör oldukça küçüktür, bu nedenle virüsün yayılmasını önleyebilecek çok yönlü bir sistem tasarlamak kolay değildir.
Ama gerçekten sadece enfekte bir ortamda çalışmak için kullanılır - bu ortamda virüs içeren damlacıklar havaya saçılır. Arduino, operasyon yönetimi için kullanılabilir. Ayrıca, elektrik kesintisi durumunda tehlikeyi önlemek için sistemler ve çözümler çalışılmalıdır.
Şekil 2: Respiratör geliştirme projesi (Kaynak: GitHub)
Anti-salgın için özel ventilatör
Bu, çoğu kullanımı kolay bileşenlerin kullanıldığı Instructables'daki Pandemik Vantilatör geliştirme projesidir (Şekil 3). Tamamen DIY ile inşa edilmiş olsa da hayat kurtarmayı da hedefliyor. Acil durum ventilatörü olarak kullanılabilir. Bu salgının giderek ağırlaşan durumu altında, tedavi için ventilatör kullanması gereken kişilerin sayısı kısa süre sonra şu anda mevcut olan ekipmanların sayısını aşacak, ancak hastanelerin tüm hastalar için yeterli ventilatör satın alması imkansız.
Bu vantilatörün tasarımı çok basittir, ancak modern bir elektronik kontrol sistemi kullanır. Tahta, bant, plastik torbalar, dişli borular, solenoid valfler, solenoid anahtarlar ve PLC'ler kullanılarak, donanım ve yazılım işlevleri de sürekli olarak güncellenecek ve geliştirilecektir. Proje için bildirilen uyarıya göre, mevcut prototip sadece deneysel amaçlıdır ve herhangi bir güvenlik testinden geçmemiştir.
Aslında ventilatörün kendisi potansiyel olarak tehlikeli bir cihazdır ve tıbbi lisansa sahip bir profesyonelin rehberliğinde kullanılması tavsiye edilir.
Bu vantilatörün tasarımı temelde ahşap, vana ve borulardan oluşan bir körük ünitesinden oluşmakta olup, ayrıca tasarımda PLC kontrolörleri, bazı teller ve anahtarlar ve güç kaynakları bulunmaktadır. Tüm ekipman 18 × 21 × 0.5 inçlik bir kontrplak parçası üzerine kurulur ve normalde açık ve normalde kapalı valflerle donatılmıştır.
Şekil 3: Pandemik Vantilatör geliştirme projesi (Kaynak: Eğitilebilirler)
Şekil 4'ten inşaat detaylarını daha fazla görebilirsiniz. Vanalar borularla bağlanır ve T bağlantılı körüklerin merkezi körük ünitesi ile hizalanacak şekilde monte edilir. Burada Teflon kaplı dişli boru bağlantı parçaları kullanılmaktadır. Körük, alttaki iki adet kontrplak parçasının arka plakaya vidalanmasıyla yapılır. Mıknatıs, sensör çubuğuna yakın körüğün ucuna sabitlenir ve sensör, sensör çubuğuna sabitlenir.
Oluklu borular için torba yapmak için, torbaları zincirlemek için daha büyük bir Ziploc kullandım. Fermuarın arka kısmını kesin ve merkeze 0,5 inçlik bir plastik tüp yerleştirin, ardından bantla kapatın ve kenarları güçlendirin. Boru, 0,25 inçlik ucu geçecek kadar torbadan yeterince uzanmalıdır. Körüklü torbanın bant dikişi kontrplak bölümün altına yerleştirilmelidir. Menteşeli kapağı taktıktan sonra üst 17 inç parçayı takın. 4 inç uzunluğundaki 0,25 inçlik braket cıvatasını, iki somunu ve iki rondelayı birbirine kelepçeleyin. PLC ünitesi Automation Directin Direct Logic 06 DO-06DRdır, ucuz, yeterince esnek ve programlama için birçok ücretsiz yazılıma sahiptir, ancak diğer PLC ünitelerini de kullanabilir ve kendi kontrol programlarınızı yazabilirsiniz. PLC'ye ek olarak, sistemi başlatmak için 24V güç kaynağına ve bir anahtara da ihtiyacınız vardır.
Program Ladder Logic tarafından yazılmıştır ve temel çalışma prensibi aşağıdaki gibidir:
Şekil 4: Pandemik Vantilatörün yapım detayları (Kaynak: TEMPO.CO)
Kullanılmış otomobil parçalarından yapılan solunum ekipmanı
TEMPO.CO ile ilgili bir başka geliştirme projesi de oldukça basit bir tasarımdır ve Amazon'dan satın alınan otomobil parçalarını Şekil 5'te gösterildiği gibi mikrodenetleyici (MCU) kullanmadan kullanır. Sistem, her yerde bulunan otomobil parçalarının yanı sıra röleleri ve anahtarları kullanır. Bu proje mevcut hastane ekipmanı sıkıntısını çözmeye yardımcı olur. TEMPO.CO'nun üreticileri, enfekte hastalar tarafından boşaltılan kirli havayı filtrelemek için kullanılabilen kompresörler, hava filtreleri, hava regülatörleri, çoklu valfler, silindirler ve hatta ULPA filtreleri kullanır. Bu tasarım 0.12 mikron parçacıkları filtreleyebilir.
Şekil 5: Otomobil parçalarıyla yapılan vantilatörün yapısı (Kaynak: Business Insider)
Kombine şnorkel maskesi ve 3D yazıcılı ventilatör
Hastanelerin yeni koronavirüsle savaşmasına yardımcı olan bir başka yenilik, piyasadaki mevcut şnorkel maskelerini acil suni solunum maskelerine dönüştürmektir (Şekil 6). Mevcut acil durum nedeniyle, tıp kurumlarındaki maske ve eldiven gibi hemen hemen tüm aletler bir yorgunluk kriziyle karşı karşıyadır. Bu nedenle, Isinnova'nın bu projesi, sorunun en azından küçük bir bölümünü çözmeyi umarak Decathlon spor malzemelerini kullanıyor.
Tıp uzmanları ve hastalar için başka bir seçenek sağlasa da, bu 3 boyutlu baskı maskesi yalnızca hastanelerde geleneksel olarak kullanılan yetersiz ventilatörler gibi acil durumlarda kullanılabilir. Bu solunum maskesi ve valf kesinlikle sertifikalı olmadığından, kullanımları hasta tarafından onaylanmalı ve bir beyanname imzalanmalıdır.
Şekil 6: Şnorkel maskesi ile birlikte ventilatör
Ventilatör PAL ventilatör
VentilatörPAL, dünya çapında COVID-19 hastalarında görülen hızlı artışa yanıt olarak tasarlanmıştır ve ventilatör sayısı önemli ölçüde azalmıştır. Bu yüksek kaliteli, düşük maliyetli bir açık kaynak ventilatördür, herkes satın alabilir veya inşa edebilir (Şekil 7). Proje FreeBreathing.org tarafından sağlanmıştır, ancak tamamen kendi kendine monte edilebilir veya bir kit olarak sağlanabilir.Tıbbi olmayan şirketler hızla inşa edebilir.Ayrıca, ücretsiz şemaları temel bir ventilatör yapmak için de kullanabilirsiniz. Ek olarak, VentilatörPAL ventilatör açık kaynaklı, düşük maliyetli, kullanımı basit ve yapımı kolaydır ve acil durumlarda COVID-19 hastalarına sağlanabilir.
Şekil 7: VentilatorPAL ventilatör
Çift ventilatör
İtalya'daki Bologna Üniversitesi (Università di Bologna) Tıp ve Cerrahi Bilimler Fakültesi yeni bir elektronik devre icat etti. Cihaz, Intersurgical, İtalya tarafından üretilmiştir ve ayrı bir devre aracılığıyla aynı anda iki hasta için yardımlı solunum sağlar. Otomatik ayar fanının ölçüm sistemi aynı makinede bulunuyorsa cihaz normal şekilde çalışabilir.
Tasarımcı, hiçbir hastanın bu cihazı kullanmasına gerek kalmayacağını umuyor, çünkü bu, durumun gerçekten ciddi olduğu anlamına geliyor ve tıbbi sistemin tamamen çöktüğü söylenebilir. Cihaz birkaç kişinin hayatını kurtarabilir, ancak yalnızca acil durum genişlediğinde ve ventilatörler yetersiz olduğunda kullanılır.
sonuç olarak
Ventilatör, vasıflı personelin doğru şekilde kullanmasını gerektiren ve ayrıca bir doktor tarafından onaylanması gereken karmaşık bir cihazdır.Bu, çoğu ev projesinin sadece acil durumlarda evde kullanılabileceği ve hastanelerde kullanılamayacağı anlamına gelir.
Derleyen: Susan Hong Editör: Elaine
(Referans orijinal metin: Giovanni Di Maria, COVID-19 ile Mücadele İçin Düşük Maliyetli Vantilatörler)
