Ventilador Pulmonar Open Source VPOS

VPOS V1.0 Parte eletrônica de equipamento de emergência para COVID19 para fabricação no Brasil.

Objetivos:

1. Automatizar conceiros de balão de Ambu (balão de reanimação).
2. Sistema mais simples possível, somente com os componentes estritamente necessários e disponíveis na forma de um módulo, para evitar soldas e montagens complicadas.
3. Sistema com partes facilmente disponíveis em lojas on-line.
4. O software embarcado deve detectar quais periféricos estão disponíveis e adequar o modo de operação, por exemplo, podem existir ou não display e teclado. Obs.: Sem display e teclado o equipamento opera em modo padrão a ser definido (exemplo 12 ciclos de respiração/min.).

Requisitos (eletrônica):

1. Possível disponibilidade de peças para fabricação de 500 unidades.
2. Ele deve funcionar continuamente sem falhas (ciclo de trabalho de 100%) por 14 dias - 24 horas por dia. Se necessário, pode ser substituída após 14 dias.
3. Forneça pelo menos duas configurações para mistura ar/O2 entregues em ciclos de respiração. As configurações são 450 ml +/- 10 ml por respiração e 350 ml +/- 10 ml por respiração.
4. Tenha uma taxa ajustável entre 12 e 20 ciclos (respirações por minuto).
5. Prevenção de pontos quentes.
6. Ser capaz de respirar para um paciente inconsciente que é incapaz de respirar por si mesmo. Capacidade de sentir quando um paciente está respirando e apoiar que a respiração é desejável, mas não essencial.
7. Fail SAFE. Gerar um alarme em caso de falha. Os modos de falha a serem alarmados incluem (mas não estão limitados a) perda de pressão e perda de O2.

Ideias

Controle, microcontrolador (MCU):

1. Kit de desenvolvimento Arduino Nano → O Ard. Nano tem o mesmo hardware do arduino Uno. Ele é barata e facilmente disponível.
2. Shield de parafusos → Conexões por apertos pode ser uma boa solução (aceitamos sugestões!).

Interface homem-máquina (IHM):

1. Tela LCD 16x2 com módulo i2c para menu de configurações → Facilmente acessível.
2. Teclado matricial de membrana para configurar → O teclado pode ser configurado para confirar o VPOS.
3. Sirene 12V (+ módulo relé) para alarmes → Essa sirene serve de alerta de emergência. O buzzer é muito baixo para esse tipo de alerta.
4. Buzzer 5V → Usado para feedback do aperto de botões e configurações.

Sistema de atuação:

1. Motores tipo NEMA (NEMA17 ou NEMA23) → Versátil e facilmente disponível.
2. Driver TB6600 para acionar os motores NEMA → Esse driver é genérico e permite uso com os mais diversos motores.

Conversão de energia / sistema elétrico:

1. Fonte de alimentação de 24V @5A
2. Módulo DC/DC ajustado em 5V para alimentar o arduino.
3. Botão parada de emergência industrial.

Esquema eletrônico

Conteúdo

1. Partes

Referências

1. Artigo Ventilação mecânica: princípios, análise gráfica e modalidades ventilatórias
2. Grupo COVID-19 Air BRASIL
3. CoronaVirus Makers
4. Open hardware projects working to solve COVID-19
5. COVID-19 Ventilator Projects and Resources and FAQ