患者に酸素を安全かつ効率的に供給します。

バッグバルブマスク（アンビューバッグとも呼ばれる）は、自発呼吸ができない患者に酸素を供給するために使用されます。しかし、多くの命を救ってきた一方で、COVID-19コロナウイルスの患者の治療には適していません。

このマスクの最大の欠点は、酸素を肺に送り込むために手で圧迫しなければならないことです。これは短期的には有効ですが、長期的な治療には適していません。また、肺に送り込む酸素の量は一定ではなく、酸素を投与する前に患者の状態を安定させる必要があります。

トロマティック社のエンジニアチームは、緊急用人工呼吸器のオープンソース設計を検討した後、アンビュバッグから人工呼吸器を製造するための新しいアイデアを考案しました。チームは1週間以内に、同社のネジ駆動式電動アクチュエータを使用した2つの設計を完成させました。これらの設計は、空気量と患者への供給頻度を自動化しており、手動操作のアンビュバッグに比べて大幅に改善されています。

私たちのアプローチは、電動リニアアクチュエータを用いて従来の手作業によるプロセスを自動化し、患者が数日から数週間にわたって空気を送り続けられるようにすることでした。アクチュエータは、下降動作の速度、頻度、ストローク長、休止時間、そして戻り動作の速度、頻度、ストローク長を制御します。

このアクチュエーターにより、医師や看護師は患者の肺に送り込まれる酸素の流量を完全に制御できます。これは、他のオープンソース設計で見られるような従来のカム式や空気圧シリンダーとは異なります。患者の年齢や体格に関わらず、空気の量と頻度を調整できます。

当社では、電動ロッドアクチュエータまたはロッドレス電動アクチュエータを使用しています。どちらもねじ駆動式のリニアアクチュエータで、サーボモーターの回転力を直線運動に変換します。ロッド型アクチュエータには、アクチュエータ本体から伸縮するロッドが付いています。ロッドレスアクチュエータにはロッドがありません。その代わりに、移動量、つまりストロークはアクチュエータ内部に収められています。この用途では、ロッドアクチュエータにはアンビュバッグを保持するためのハウジングが必要であり、アクチュエータはハウジングに取り付けられます。ロッドレスアクチュエータはよりコンパクトで、レール内でアンビュバッグを保持・圧縮することができます。

両プロトタイプの最適ストローク長は2.5インチで、出力軸での最小トルクは25ポンドです。どちらも定格トルクは100ポンド以上です。ダイレクトドライブ（またはインライン）モーター構成により、設計が簡素化され、コスト削減につながります。ギアを追加することで、より多様なモーターに対応できるようになります。

これらの新しい設計は、単方向カムや空気圧アクチュエータを用いてプロセスを自動化したアンビューバッグの改良版であるように思われます。これらの改良版では、医療従事者はストローク長を調整できず、呼吸頻度のみを調整できます。その結果、すべての患者に同じ量の人工呼吸器が投与され、その結果生じる動作プロファイルは典型的な呼吸周期とは異なります。

一方、リニアアクチュエータは、指定された距離にわたって急速に加速し、速度を維持できるため、1回の圧迫でより多くの空気量を継続的に供給でき、より典型的な呼吸サイクルを実現します。リニアアクチュエータによる動作の完全な制御により、患者の年齢、体格、または現在のニーズに合わせて空気量を調整することも可能です。

この設計は長期にわたる信頼性の高いパフォーマンスを提供し、モーターの故障の場合のアラームや、空気の流れの量と質を監視するセンサーの追加にも対応します。

私たちは医療機器メーカーではなく、この設計は規制当局の承認を受けていません。しかしながら、これらのコンセプトは患者との接触を、既に承認されているアンビューバッグに限定しています。私たちの目的は、他のパートナーと連携し、関心を高め、命を救おうとする医療従事者を支援する承認済みの設計について、どのように協力できるかを話し合うことです。

これまでに、他のコンセプト設計を追求している複数の企業と協議を重ね、電動アクチュエーションがもたらす付加価値に関心を寄せています。当社は、これらの重要な課題解決に向け、モーション制御の専門知識を提供いたします。アプリケーションに関するサポートについては、ぜひ当社までお問い合わせください。