Pengembang membantu upaya COVID-19 dengan desain ventilator berbiaya rendah

Ventilator dirancang untuk menjaga oksigen di paru-paru dan membuang karbon dioksida. Mereka adalah alat penting untuk pengobatan kasus COVID-19 yang parah karena virus dapat menyerang silia di paru-paru. Jika ini terjadi, lendir menumpuk di paru-paru dan risiko infeksi sekunder meningkat, menghambat penyerapan oksigen oleh paru-paru. Kita menghadapi banyak keadaan darurat dalam periode waktu yang tidak pasti ini, tidak terkecuali kekurangan alat bantu pernapasan, karena fasilitas kesehatan ambruk karena banyaknya pasien virus corona. COVID-19 menyebar dengan sangat cepat ke seluruh dunia. Karena tingkat difusi yang tinggi ini, banyak sumber daya rumah sakit tidak segera tersedia. Banyak industri dan perusahaan sedang membangun perangkat medis dan kesehatan yang berbeda seperti masker, respirator, penyeka, obat-obatan, dan ventilator dalam waktu singkat. Yang terakhir memungkinkan orang untuk terus bernapas atau bernapas lebih baik, karena masalah terbesar COVID-19 adalah penyumbatan paru-paru (Gambar 1 ). Pada saat dibutuhkan ini, orang-orang yang berorientasi teknis telah memprakarsai proyek sumber terbuka yang besar untuk merencanakan dan memproduksi perangkat yang ditujukan untuk membantu pasien, termasuk ventilator. Proyek ini telah melibatkan partisipasi ratusan insinyur, profesional medis, dan peneliti. Banyak desainer menggunakan pencetakan 3D dan teknologi lainnya untuk membuat suku cadang dan peralatan sesuai permintaan.

Gambar 1:Ventilator profesional (Gambar:Hamilton Medical)

Bagaimana cara kerja ventilator?

Perangkat ini mendukung pernapasan dengan memasukkan oksigen ke paru-paru dan mengeluarkan karbon dioksida. Oksigen dapat dikontrol melalui monitor. Ventilator terhubung ke pasien melalui tabung yang ditempatkan ke dalam mulut atau hidung. Ventilator modern dikendalikan secara elektronik oleh komputer kecil yang tertanam. Mereka diklasifikasikan sebagai sistem yang sangat penting bagi kehidupan, dan tindakan pencegahan yang tinggi harus dilakukan untuk memastikan bahwa sistem tersebut dapat diandalkan.

Proyek

Berbagai desain ventilator, banyak di antaranya juga hadir di GitHub, memainkan peran penting ketika rumah sakit dan rumah tidak memiliki cukup perangkat yang tersedia. Banyak ide melibatkan pembuatan ventilator dasar yang murah yang dapat membantu pernapasan selama krisis paru-paru akut. Namun, ini adalah perangkat yang memengaruhi kondisi medis orang. Untuk alasan ini, seorang dokter harus dikonsultasikan dan informasi acak yang ditemukan di internet tidak boleh dipertimbangkan. Faktanya, ada risiko yang signifikan dengan penggunaan ventilator, terutama jika mereka beroperasi pada tekanan tinggi.

Perangkat ventilator sumber terbuka (PAPR) murah

Proyek ini tersedia di GitHub (Gambar 2 ). Ini adalah perangkat murah yang, jika digunakan dengan benar, dapat menyelamatkan banyak nyawa. Ia bekerja pada tingkat pernapasan yang dapat diprogram (10–16 napas/menit) dan dapat menghasilkan tekanan puncak saluran napas hingga 45 cmH20, meskipun melebihi 20 cmH20 dapat berbahaya. Itu hanya mendorong udara atmosfer (dengan 21% oksigen). Untuk rasio oksigenasi lainnya, peralatan profesional diperlukan, tetapi perangkat ini berguna dan berharga dalam situasi darurat ketika tidak ada alternatif lain. Proyek ini masih terbuka untuk perubahan dan saran. Pencipta tersedia untuk berkolaborasi dengan perusahaan dan pemasok untuk produksi massal perangkat. Bahkan, beberapa komponen mungkin tidak mudah tersedia dalam jangka pendek. Perangkat masih minim. Akan menarik untuk merancang sistem yang lengkap untuk meminimalkan penyebaran virus. Faktanya, ini hanya berfungsi di lingkungan yang sudah terinfeksi, di mana ada tetesan yang mengandung virus yang melayang di udara. Manajemen operasi dipercayakan kepada Arduino. Sistem dan solusi juga harus dipelajari untuk mencegah ventilator menjadi berbahaya jika terjadi pemadaman listrik.

Gambar 2:Proyek ventilator (Gambar:GitHub)

Ventilator Pandemi

Proyek ini tersedia di Instructables dan dapat dibuat dengan komponen yang tersedia dengan mudah (Gambar 3 ). Meskipun sepenuhnya didasarkan pada teknik DIY, tujuannya adalah untuk menyelamatkan nyawa. Ini dapat digunakan sebagai ventilator darurat. Jumlah orang yang akan meminta jenis perawatan ini mungkin akan lebih besar dari jumlah ventilator yang ada saat ini. Rumah sakit tidak dapat membeli semua ventilator yang mereka butuhkan; itu tidak mungkin. Perangkat ini memiliki desain yang sangat sederhana, namun menggunakan sistem kontrol elektronik modern. Ini menggunakan kayu, pita, kantong plastik, tabung berulir, katup solenoid, sakelar magnet, dan PLC. Perangkat terus diperbarui dan ditingkatkan, baik dalam fitur perangkat keras maupun perangkat lunak. Informasi yang dilaporkan dalam proyek memperingatkan bahwa prototipe yang disajikan hanya memiliki tujuan eksperimental dan tidak ada uji keamanan yang dilakukan. Faktanya, ventilator adalah perangkat yang berpotensi berbahaya dan hanya boleh digunakan oleh dokter yang terlatih dan bersertifikat. Oleh karena itu, penggunaannya dilakukan di bawah tanggung jawabnya sendiri. Pada dasarnya terdiri dari unit bellow, yang terbuat dari kayu, katup, dan pipa; pengontrol PLC; beberapa kabel dan sakelar; dan catu daya. Seluruh unit dipasang pada sepotong kayu lapis berukuran 18 × 21 × 0,5 inci. Diperlukan katup yang biasanya terbuka dan biasanya tertutup. Mereka harus dari jenis solenoida kerja langsung untuk beroperasi dengan udara. Perlengkapan berulir dengan pita Teflon dan adaptor juga diperlukan. Bellow dibuat dengan tas freezer besar.

Gambar 3:Ventilator Pandemi (Gambar:Dapat Diinstruksikan)

Katup dihubungkan dengan pipa dan dipasang sedemikian rupa sehingga T ke Bellow sejajar dengan pusat unit bellow. Di sini, fitting pipa berulir dengan Teflon digunakan. Engsel bellow terbuat dari empat buah 1,5 × 7 × 0,625-in. potongan kayu lapis dan 1,5 × 1,5 × 17-in. sepotong kayu, dua 3-in. engsel. dan 2 × 12,5 inci. bantuan. Gambar 4 menunjukkan beberapa detail konstruksi. Bellow dibuat dengan mengencangkan dua bagian bawah kayu lapis ke papan penyangga. Tas dijepit di antara dua bagian kayu lapis selama operasi menggunakan mur dan ring pada baut kereta. Magnet dipasang pada ujung bellow di dekat kutub sensor, dan sensor dipasang pada kutub sensor. Untuk membuat tas untuk bellow, saya menggunakan tas freezer Ziploc besar. Potong bagian ritsleting, masukkan 0,5-in. tabung plastik ke tengah, dan gunakan Tuck Tape untuk menutup dan memperkuat tepinya. Pipa harus menonjol keluar dari tas cukup jauh untuk dapat diselipkan di ujung 0,25-in. bagian puting dari pipa. Jahitan yang direkatkan dari tas bellow harus di bagian bawah bagian kayu lapis. Pasang penutup berengsel dan kemudian 17-in atas. bagian. Jepit bersama dengan panjang 0,25 inci 4 inci. baut kereta, dua mur, dan dua ring. Unit PLC adalah Direct Logic 06 DO-06DR oleh Automation Direct. Unit mereka berbiaya rendah, cukup fleksibel, dan mereka memiliki banyak perangkat lunak gratis untuk diprogram. Anda dapat menggunakan unit PLC lain dan menulis program kontrol Anda sendiri. Selain PLC, Anda juga memerlukan catu daya 24-V dan sakelar hidup/mati untuk memulai sistem. Program ini ditulis dalam Logika Tangga. Ini pada dasarnya berfungsi sebagai berikut:

• Ini membuka Katup 1 dan menutup Katup 2 sampai bellow penuh, yang ditunjukkan saat sakelar magnet atas menutup.
• Kemudian menutup Katup 1, membuka Katup 2, dan menutup Katup 3 sehingga peniup dapat mengempis dan memompa udara ke pasien.
• Saat peniup turun ke batas bawah, sakelar magnet bawah menutup, lalu Katup 2 menutup dan Katup 1 membuka lagi untuk mengisi kembali penghembus.
• Pengatur waktu memungkinkan paru-paru pasien mengempis dengan Katup 3 terbuka. Saat timer berakhir, Katup 2 terbuka dan Katup 3 menutup untuk memulai siklus respirasi berikutnya.

Berikut adalah diagram pengkabelan:

• Masukan
  • Saklar mag bellow atas X0
  • Saklar mag bellow bawah X1
  • Sakelar hidup/mati X2
  • C0 24 V
  • Semua kembali ke tanah
• Keluaran
  • Y0 tidak terpakai
  • Katup inhalasi Y1 (V2)
  • Katup ekspirasi Y2 (V3)
  • Y3 bellow mengisi katup (V1)
  • Jalur C0 120-VAC
  • Semua kembali ke garis netral

Gambar 4:Beberapa detail pembangunan Pandemic Ventilator (Gambar:TEMPO.CO)

>> Lanjutkan membaca tentang upaya desain ventilator tambahan yang dijelaskan dalam artikel lengkap yang awalnya diterbitkan di situs saudara kami, EEWeb.