환자에게 안전하고 효율적으로 산소를 공급하는 것.

백밸브마스크(앰부백, 인공호흡기라고도 함)는 스스로 호흡하지 못하는 환자에게 산소를 공급하는 데 사용됩니다. 많은 생명을 구했지만, 코로나19 바이러스 감염 환자 치료에는 적합하지 않습니다.

이 마스크의 가장 큰 단점은 폐에 산소를 공급하기 위해 손으로 꽉 눌러줘야 한다는 점입니다. 이는 단기간에는 효과적일 수 있지만 장기적인 치료에는 적합하지 않습니다. 또한 폐로 공급되는 산소량이 일정하지 않을 수 있으며, 산소를 공급하기 전에 환자의 상태를 먼저 안정시켜야 합니다.

톨로매틱의 엔지니어 팀은 오픈소스 응급 인공호흡기 설계를 검토한 후, 앰부백을 활용한 인공호흡기 제작에 대한 새로운 아이디어를 구상했습니다. 단 일주일 만에 이 팀은 자사의 스크류 구동식 전기 액추에이터를 사용하는 두 가지 설계를 완성했습니다. 이 설계는 공기량과 공급 빈도를 자동으로 조절하여, 수동으로 작동하던 앰부백 방식보다 훨씬 개선된 성능을 제공합니다.

우리의 접근 방식은 기존의 수동 공정을 전기 선형 액추에이터를 사용하여 자동화하고 환자들이 며칠 또는 몇 주 동안 지속적으로 공기를 공급받을 수 있도록 하는 것이었습니다. 액추에이터는 하강 시 속도, 빈도 및 스트로크 길이, 정지 시간, 그리고 복귀 시 속도, 빈도 및 스트로크 길이를 제어합니다.

이 액추에이터는 기존의 캠 방식이나 공압 실린더 방식과는 달리, 환자의 폐로 들어가는 산소 흐름을 의사와 간호사가 완벽하게 제어할 수 있도록 해줍니다. 환자의 나이, 체격에 관계없이, 의료진은 환자에게 공급되는 공기의 양과 공급 빈도를 조절할 수 있습니다.

저희는 전동식 로드 액추에이터 또는 로드리스 전동식 액추에이터를 사용합니다. 두 액추에이터 모두 서보 모터의 회전 동력을 직선 운동으로 변환하는 스크류 구동식 선형 액추에이터입니다. 로드형 액추에이터는 액추에이터 본체에서 확장 및 수축하는 로드가 있습니다. 로드리스 액추에이터는 로드가 없습니다. 대신, 이동 또는 스트로크는 액추에이터 내부에 있습니다. 이 용도에서 로드형 액추에이터는 앰부백을 고정하는 하우징이 필요하며, 액추에이터는 이 하우징에 장착됩니다. 로드리스 액추에이터는 더 작고, 레일 내에서 앰부백을 고정하고 압축할 수 있습니다.

두 프로토타입 모두 최적 스트로크 길이는 2.5인치이며, 출력축에서 최소 25파운드의 힘이 필요합니다. 두 프로토타입 모두 최소 100파운드의 힘을 견딜 수 있도록 설계되었습니다. 직결식(또는 직렬식) 모터 구성은 설계를 단순화하고 비용을 절감합니다. 설계에 기어 장치를 추가하면 더 다양한 모터를 사용할 수 있게 됩니다.

이러한 새로운 설계는 단방향 캠이나 공압 액추에이터를 사용하여 과정을 자동화한 기존 앰부백 개조 방식보다 개선된 것으로 보입니다. 기존 방식은 의료진이 스트로크 길이를 조절할 수 없고 호흡 빈도만 조절할 수 있습니다. 결과적으로 모든 환자에게 동일한 양의 산소가 공급되며, 그로 인해 일반적인 호흡 주기와 다른 움직임 양상을 보입니다.

반면 선형 액추에이터는 지정된 거리 동안 빠르게 가속하고 속도를 유지할 수 있어 압축당 더 많은 양의 공기를 지속적으로 공급하고 보다 일반적인 호흡 주기를 구현할 수 있습니다. 또한 선형 액추에이터의 완벽한 동작 제어 기능을 통해 환자의 연령, 체격 또는 현재 필요에 따라 공기량을 조절할 수 있습니다.

이 설계는 장기간 안정적인 성능을 제공하며, 모터 고장 시 경보 장치와 공기 흐름량 및 품질을 모니터링하는 센서를 추가할 수 있도록 설계되었습니다.

저희는 의료기기 제조업체가 아니며, 이 디자인은 어떠한 규제 기관의 승인도 받지 않았습니다. 하지만 이 디자인은 환자와의 접촉을 이미 승인된 앰부백 수준으로 제한합니다. 저희는 다른 파트너들과 접촉하여 관심을 유도하고, 생명을 구하기 위해 노력하는 의료진에게 도움이 될 수 있는 승인된 디자인을 공동 개발하는 방안을 논의하고자 합니다.

지금까지 당사는 다른 콘셉트 디자인을 개발 중인 여러 회사와 논의해 왔으며, 전동 구동 방식이 제공할 수 있는 추가적인 이점에 관심을 보였습니다. 당사는 이러한 중요한 과제를 해결하는 데 도움이 될 수 있도록 모션 제어 분야의 전문 지식을 제공할 준비가 되어 있습니다. 관련 문의 사항은 당사로 연락 주시기 바랍니다.