Безопасная и эффективная доставка кислорода пациентам.

Мешки для искусственной вентиляции легких, также называемые мешками Амбу (искусственными ручными дыхательными аппаратами), используются для подачи кислорода пациентам, которые не дышат самостоятельно. Но хотя они спасли много жизней, они плохо подходят для лечения пациентов с коронавирусом COVID-19.

Главный недостаток маски заключается в том, что для подачи кислорода в легкие ее необходимо сжимать вручную. Это работает в течение короткого времени, но не подходит для длительного ухода. Кроме того, подача кислорода в легкие может быть различной, и перед подачей кислорода необходимо сначала стабилизировать состояние пациента.

Изучив открытые проекты аппаратов искусственной вентиляции легких, команда инженеров из Tolomatic собралась вместе и разработала несколько новых идей для создания аппаратов ИВЛ на основе мешков Амбу. В течение недели команда создала две конструкции, использующие электрические приводы с винтовым механизмом от компании. Эти конструкции автоматизируют управление объемом воздуха и частотой его подачи пациентам — значительное улучшение по сравнению с ручным управлением мешками Амбу.

Наш подход заключался в автоматизации традиционно ручного процесса с помощью электрических линейных актуаторов и обеспечении непрерывной подачи воздуха пациентам в течение нескольких дней или недель. Актуаторы контролируют скорость, частоту и длину хода вниз; продолжительность паузы; а затем скорость, частоту и длину хода обратного движения.

В отличие от более традиционных кулачковых или пневматических цилиндров, которые мы видели в других проектах с открытым исходным кодом, приводы позволяют врачам и медсестрам полностью контролировать поток кислорода, поступающего в легкие пациента. Независимо от возраста пациента, его комплекции и частоты подачи воздуха, врачи могут регулировать количество подаваемого воздуха и частоту его подачи.

Мы используем либо электропривод с тягой, либо бестяговый электропривод. Оба представляют собой линейные приводы с винтовым приводом, преобразующие вращательную мощность от серводвигателя в линейное движение. Приводы тягового типа имеют тягу, которая выдвигается и втягивается из основного корпуса привода. Бестяговые приводы не имеют тяги. Вместо этого перемещение или ход осуществляется внутри привода. Для данного применения тяговому приводу необходим корпус для удержания мешка Амбу, и привод крепится к этому корпусу. Бестяговый привод более компактен и может удерживать и сжимать мешок Амбу внутри своих направляющих.

Оптимальная длина хода для обоих прототипов составляет 2,5 дюйма, при этом усилие на выходном валу не менее 25 фунтов. Оба рассчитаны на усилие не менее 100 фунтов. Конфигурация двигателя с прямым приводом (или рядным расположением) упрощает конструкцию и снижает затраты. Добавление редуктора в конструкцию позволило бы использовать более широкий спектр двигателей.

Новые конструкции, по-видимому, представляют собой улучшение по сравнению с модификациями мешков Амбу, которые автоматизировали процесс с помощью однонаправленного кулачкового механизма или пневматического привода. Они не позволяют медицинским работникам регулировать длину хода, только частоту дыхания. В результате всем пациентам подается одинаковый объем воздуха, и результирующий профиль движения не похож на типичный дыхательный цикл.

С другой стороны, линейные актуаторы могут быстро разгоняться и поддерживать скорость на заданном расстоянии, обеспечивая более непрерывный поток воздуха за одно сжатие и более типичный дыхательный цикл. Полный контроль движения с помощью линейного актуатора также позволяет регулировать объемы воздуха в зависимости от возраста, размера или текущих потребностей пациента.

Данная конструкция обеспечивает надежную долговременную работу и позволяет устанавливать сигнализацию в случае неисправностей двигателя, а также датчики для контроля количества и качества воздушного потока.

Мы не являемся производителем медицинских изделий, и данная конструкция не была одобрена ни одним регулирующим органом. Однако эти концепции ограничивают контакт пациента только уже одобренным мешком Амбу. Наша цель — обратиться к другим партнерам, вызвать интерес и обсудить возможности сотрудничества в разработке одобренной конструкции, которая поможет медицинскому персоналу спасать жизни.

На сегодняшний день мы провели переговоры с несколькими компаниями, разрабатывающими другие концептуальные решения, и заинтересованы в дополнительных преимуществах, которые может обеспечить электропривод. Наша компания готова предложить свой опыт в области управления движением для решения этих важных задач. Компаниям следует обращаться к нам за помощью в реализации своих проектов.