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Les développeurs aident les efforts COVID-19 avec des conceptions de ventilateurs à faible coût

Les ventilateurs sont conçus pour maintenir l'oxygène dans les poumons et pour éliminer le dioxyde de carbone. Ils sont un outil important pour le traitement des cas graves de COVID-19 car le virus peut attaquer les cils dans les poumons. Si cela se produit, le mucus s'accumule dans les poumons et le risque d'infection secondaire augmente, ce qui entrave l'absorption de l'oxygène par les poumons. Nous sommes confrontés à de nombreuses urgences en cette période incertaine, dont la pénurie de respirateurs n'est pas la moindre, car les établissements de santé s'effondrent en raison du grand nombre de patients atteints de coronavirus. Le COVID-19 se propage très rapidement partout dans le monde. En raison de ce taux de diffusion élevé, de nombreuses ressources hospitalières ne sont pas immédiatement disponibles. De nombreuses industries et entreprises construisent différents dispositifs médicaux et de santé tels que des masques, des respirateurs, des écouvillons, des médicaments et des ventilateurs en un temps record. Ce dernier permet aux gens de continuer à respirer ou de mieux respirer, car le plus gros problème de COVID-19 est le blocage des poumons (Figure 1 ). En cette période de besoin, des personnes à vocation technique ont lancé un grand projet open source pour planifier et produire des appareils destinés à aider les patients, y compris des ventilateurs. Le projet a impliqué la participation de centaines d'ingénieurs, de professionnels de la santé et de chercheurs. De nombreux concepteurs utilisent l'impression 3D et d'autres technologies pour créer des pièces de rechange et des équipements à la demande.

Figure 1 :Un ventilateur professionnel (Image :Hamilton Medical)

Comment fonctionnent les ventilateurs ?

Ces appareils facilitent la respiration en amenant de l'oxygène dans les poumons et en éliminant le dioxyde de carbone. L'oxygène peut être contrôlé par un moniteur. Le ventilateur est relié au patient par un tube qui est placé dans la bouche ou le nez. Les ventilateurs modernes sont contrôlés électroniquement par un petit ordinateur embarqué. Ils sont classés comme des systèmes vitaux et des précautions élevées doivent être prises pour s'assurer qu'ils sont fiables.

Les projets

Diverses conceptions de ventilateurs, dont beaucoup sont également présentes sur GitHub, jouent un rôle important lorsque les hôpitaux et les maisons ne disposent pas de suffisamment d'appareils. De nombreuses idées impliquent la construction de ventilateurs rudimentaires à faible coût qui peuvent aider à respirer pendant une crise pulmonaire aiguë. Cependant, ce sont des dispositifs qui affectent les conditions médicales des personnes. Pour cette raison, un médecin doit être consulté et les informations aléatoires trouvées sur Internet ne doivent pas être prises en considération. En fait, l'utilisation de ventilateurs présente des risques importants, surtout s'ils fonctionnent à haute pression.

Dispositif de ventilation open source (PAPR) à faible coût

Ce projet est disponible sur GitHub (Figure 2 ). C'est un appareil peu coûteux qui, s'il est correctement utilisé, peut sauver de nombreuses vies. Il fonctionne à une fréquence respiratoire programmable (10 à 16 respirations/minute) et peut générer une pression maximale des voies respiratoires jusqu'à 45 cmH20, bien que dépasser 20 cmH20 puisse être dangereux. Il ne pousse que l'air atmosphérique (avec 21% d'oxygène). Pour les autres ratios d'oxygénation, un équipement professionnel est nécessaire, mais l'appareil est utile et précieux dans les situations d'urgence lorsqu'il n'y a pas d'alternative. Le projet est toujours ouvert aux changements et suggestions. Le créateur est disponible pour collaborer avec des entreprises et des fournisseurs pour la production en série de l'appareil. En fait, certains composants peuvent ne pas être facilement disponibles à court terme. L'appareil est encore minime. Il serait intéressant de concevoir un système exhaustif pour minimiser la propagation virale. En fait, il ne fonctionne que dans des environnements déjà infectés, où se trouvent des gouttelettes contenant des virus en suspension dans l'air. La gestion des opérations est confiée à Arduino. Des systèmes et des solutions doivent également être étudiés pour éviter que le ventilateur ne devienne dangereux en cas de panne de courant.

Figure 2 :Un projet de ventilateur (Image :GitHub)

Le ventilateur de pandémie

Ce projet est disponible sur Instructables et peut être réalisé avec des composants facilement disponibles (Figure 3 ). Bien qu'il soit entièrement basé sur des techniques de bricolage, le but est de sauver des vies. Il peut être utilisé comme ventilateur d'urgence. Le nombre de personnes qui demanderont ce type de traitement sera probablement supérieur au nombre actuel de ventilateurs existants. Les hôpitaux ne peuvent pas acheter tous les ventilateurs dont ils ont besoin; ce serait impossible. Cet appareil a une conception très simple, mais il utilise un système de contrôle électronique moderne. Il utilise du bois, du ruban adhésif, des sacs en plastique, un tube fileté, des électrovannes, des commutateurs magnétiques et un automate programmable. L'appareil est continuellement mis à jour et amélioré, tant au niveau des fonctionnalités matérielles que logicielles. Les informations rapportées dans le projet avertissent que le prototype présenté n'a qu'un but expérimental et qu'aucun test de sécurité n'a été effectué. En fait, un ventilateur est un appareil potentiellement dangereux et ne doit être utilisé que par un médecin formé et certifié. Son utilisation s'effectue donc sous sa propre responsabilité. Il se compose essentiellement de l'unité de soufflet, qui est faite de bois, de vannes et de tuyaux ; un contrôleur PLC ; certains fils et interrupteurs ; et une alimentation électrique. L'unité entière est montée sur un morceau de contreplaqué mesurant 18 × 21 × 0,5 pouces. Des vannes normalement ouvertes et normalement fermées sont nécessaires. Ils doivent être du type solénoïde à action directe pour fonctionner avec de l'air. Des raccords filetés avec du ruban téflon et des adaptateurs sont également nécessaires. Le soufflet est composé d'un grand sac de congélation.

Figure 3 : le ventilateur en cas de pandémie (Image :Instructables)

Les vannes sont raccordées à un tuyau et montées de telle sorte que le T du soufflet s'aligne avec le centre de l'unité de soufflet. Ici, des raccords de tuyauterie filetés avec du téflon sont utilisés. La charnière à soufflet est composée de quatre pièces de 1,5 × 7 × 0,625 po. morceaux de contreplaqué et un 1,5 × 1,5 × 17 pouces. morceau de bois, deux 3-in. charnières. et un 2 × 12,5 pouces. renforcement. Figure 4 montre quelques détails de la construction. Le soufflet est fabriqué en vissant les deux pièces de contreplaqué inférieures à la planche de support. Le sac est serré entre les deux sections de contreplaqué pendant le fonctionnement à l'aide des écrous et des rondelles sur les boulons de carrosserie. L'aimant est fixé à l'extrémité du soufflet près du pôle du capteur et les capteurs sont fixés au pôle du capteur. Pour faire le sac pour le soufflet, j'ai utilisé un grand sac de congélation Ziploc. Coupez la partie de la fermeture à glissière, insérez 0,5 po. tube en plastique au centre et utilisez du ruban adhésif pour sceller et renforcer les bords. Le tube doit sortir du sac suffisamment loin pour pouvoir être glissé sur l'extrémité du 0,25 po. section mamelon de la tuyauterie. La couture scellée du sac à soufflet doit se trouver au bas de la section de contreplaqué. Installez le couvercle à charnière, puis le haut de 17 pouces. section. Serrez avec le 4 pouces de long 0,25 pouces. boulons de carrosserie, deux écrous et deux rondelles. L'unité automate est un Direct Logic 06 DO-06DR de Automation Direct. Leurs unités sont bon marché, suffisamment flexibles et disposent de nombreux logiciels gratuits pour programmer. Vous pouvez utiliser d'autres unités API et écrire votre propre programme de commande. Outre l'API, vous aurez également besoin d'une alimentation 24 V et d'un interrupteur marche/arrêt pour démarrer le système. Le programme est écrit en Ladder Logic. Cela fonctionne essentiellement comme suit :

Voici le schéma de câblage :

Figure 4 : Quelques détails de la construction du ventilateur pandémique (Image :TEMPO.CO)

>> Continuez à lire sur les efforts supplémentaires de conception de ventilateur décrits dans l'article complet initialement publié sur notre site partenaire, EEWeb.


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