第一台在人类患者身上测试的开源呼吸机

2020-11-16 00:43:52

可批量生产的开源新冠肺炎ARDS呼吸机。旨在帮助医院应对疫情爆发期间可能出现的专业呼吸机短缺问题。全世界。

Makair呼吸机是第一台在法国进行临床试验并在人类患者身上成功测试的开源呼吸机。

我们是一个由200多名贡献者组成的分布式团队(工程、医疗、监管等),主要分布在法国各地。制造商、开发者、大学教师、研究人员和医疗团队在这个项目上进行了合作。我们的测试和组装业务位于法国。

为了确保国际化,我们确保您自己制造MakAir呼吸机所需的内容有英文版本。MakAir项目有自己的网站。

粗略地说,想法是这样的:从2020年4月起,由于新冠肺炎疫情的影响,世界各地的医院可能会开始缺乏机械式人工呼吸机。我们建造了一个泵和一个阀门系统(由电子设备控制)。通过这种方式,可以通过阀门系统中适当的空气路线来实现呼吸循环。

我们的呼吸机能够处理压力控制呼吸,通过软件中的PID控制器稳定下来。

为了确保正确的呼吸周期(吸气+呼气),需要将多个阀门连接在一起形成一个回路。它们的马达需要协调控制,以便每个阀门单元之间的空气路线是一致的。

该项目提供了用批量生产的部件建造一台足够好的ARDS呼吸机所需的所有部件。我们提供所需的所有机械部件、电子设计和电路板以及固件。这款呼吸机可以通过3D打印并在Arduino板上运行(制造商的方式),但我们强烈建议您与工业流程合作,如模制医用级塑料部件并组装整个呼吸机(这将是制造的呼吸机通过所有医疗认证所必需的)。

我们的目标是每台呼吸机的单位成本远低于500欧元,考虑到适当的规模经济,以及更便宜的现成部件的选择,可以很容易地将每台呼吸机的成本缩减到200欧元甚至100欧元。随动马达)。

MakAir呼吸机已经由独立研究人员进行了测试,研究发现,它可以与昂贵的医院复苏呼吸机相媲美(在目标压力和体积上的误差不到5%)。

从机械上讲,整个系统由子组件组成,这些子组件可以插在一起并连接起来,形成一个空气回路,即:

虽然3D打印(FDM和SLA)可以用来制造自己的呼吸机,但这肯定不会很好地扩展到批量生产MakAir呼吸机,而且部件可能会变脆或漏气。如果您想制造自己的Makair通风机,请使用适当的工业方法和流程。

当ARDS患者使用镇静剂时,他们的呼吸周期被机械通气强迫,而他们需要插管。呼吸机故障(由于机械、气动或软件故障)可能会导致患者死亡(氧气减饱和),或永久性损害患者的肺泡(超压)。至关重要的是,任何自建的MakAir呼吸机都要在肺部模拟器系统上进行测试(例如:ASL 5000),并经医学专家验证。

生产呼吸机时应使用医用级塑料,呼吸机内必须避免任何油脂或粘性化学物质。通风器应在洁净室内生产,以避免粉尘和细菌污染。

气动回路应彻底测试是否有泄漏,以及其承受升高的正气压的能力。应在相关的地方使用接头,部件之间应使用医用级软管。

虽然在法国现场生产的Makair呼吸机经过了医疗与工程委员会的验证,但您应该独立寻求对您生产的Makair呼吸机的验证,因为您的组装方法或部件可能会因我们的不同而有所不同。

MakAir和Maker for Life在任何时候都不应为对人类生命造成的伤害承担责任(例如,MakAir和Maker for Life)。肺损伤或生命损失)。通过构建自己的MakAir,您需要对其安全验证和使用负责。

随着MakAir通风机项目逐渐变得相当大,它被分成几个子库(例如。固件、印刷电路板设计等)。

Makair-CONTROL-UI:控制用户界面,在LCD显示屏上显示呼吸机运行时的实时图形;

Makair遥测:遥测库(和CLI工具),用作固件和控制用户界面之间的协议桥;

制造零件:可进行3D打印和组装以构成气动回路的机械零件;

本部分旨在向您介绍如何制造自己的MakAir-3D打印方式。换句话说,我们将在那里解释如何使用现成的部件和3D打印机来制造一台DIY MakAir。

为了3D打印您的MakAir,请首先确保您最多只能使用SLS 3D打印机(例如,HP Multi Jet Fusion),或其他SLA打印机(例如。Formlabs表格3)。如果要使用FDM打印机(例如,MakerBot方法),请注意,某些精密部件已针对SLA或SLS打印进行了优化。使用FDM打印机时,某些部件可能打印不好,即使在像样的硬件上也是如此。

👉总结:最好使用SLS金属打印机,否则,使用SLA树脂打印机。如果您无法访问这两种设备,您可以使用FDM灯丝打印机(使用PLA或ABS灯丝)。

您可以找到应进行3D打印的所有部件的列表,以及每个部件应打印的部件数量(为每个部件选择最后激活的版本):

1台吹风机-使用同一打印机打印所有STL部件(SLA或SLS;不建议使用FDM;至少50微米);

2个压力阀-使用同一打印机打印所有STL部件(SLA、SLS或FDM;至少200微米);

1个混氧机-打印STL部件(SLA或SLS;不建议使用FDM;至少100微米);

1个患者过滤器盒-使用同一打印机打印所有STL部件(SLA、SLS或FDM;至少100微米);

1个机器过滤器盒(进气口)-使用同一打印机打印所有STL部件,确保选择正确的子部件(SLA或SLS;建议使用FDM;至少100微米);

1个机器过滤器盒(输出)-使用同一打印机打印所有STL部件,确保选择正确的子部件(SLA或SLS;不建议使用FDM;至少100微米);

1个气动接头(鼓风机)-使用同一打印机打印STL部件,确保选择正确的子部件(SLA或SLS;不建议使用FDM;至少100微米);

1个气动接头(O2)-使用同一打印机打印STL部件,确保选择正确的子部件(SLA或SLS;不建议使用FDM;至少100微米);

1个气动接头(无压力)-使用同一打印机打印STL部件,确保选择正确的子部件(SLA或SLS;不建议使用FDM;至少100微米);

1个气动接头(压力)-使用同一打印机打印STL部件,确保选择正确的子部件(SLA或SLS;不建议使用FDM;至少100微米);

如果您使用的是您自己的专有鼓风机--除了上面的部件--请调整鼓风机座CAD型号并将其打印出来(此型号在最差情况下使用FDM打印机打印效果很好)。

现在您已经打印好了所有部件,可以将它们组装到Makair外壳盒中。我们建议您使用激光切割的亚克力面板制作外壳。您可能会找到Fusion 360的外壳CAD模型或STEP文件。

请确保您的亚克力面板的切割尺寸与我们型号上的尺寸相同,因为这些尺寸已经过优化,可以在最小的空间内容纳所有需要的部件和电子产品。

电子设备由两部分组成:固件控制器板(通常是Arduino)和原始印刷电路板电子设备(LCD、接口按钮、报警蜂鸣器等)。这些部件组成了主板,在主板上安装了刚性面板,并打印了用户说明(例如,控制按钮绑定)。

主板的电子原理图和接线图可以在那里找到。请选择最后一个可用的版本。

控制单元由Raspberry Pi 4计算机组成,连接到Raspberry Pi Touch显示屏。

现在机械部件和电子设备都已准备就绪,您可以在固件控制器板(Arduino、St Nucleo或其他)上刷新最新的MakAir固件二进制文件。

控制单元应按照控制单元文档中提供的说明在树莓PI 4上构建和运行。

如果没有这些公司和组织的支持,这个项目是不可能的,这些公司和组织在项目上投入了人力、房地产和/或财政资源:

此外,该项目还有200多名个人成员,他们对技术、法律、医学和新闻主题(以及更多)做出了贡献。