Ventilateur pulmonaire open-source COVID-19 : système de soutien respiratoire DIY basé sur Arduino

Composants et fournitures

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Composant	Quantité	Notes
Arduino UNO	1	Pour version avec Arduino
Shield 4 relais Arduino	1	Pour version avec Arduino
Servomoteur numérique MG995	1	Pour toutes les versions
Module LM2596S	2	Pour toutes les versions
Potentiomètre linéaire multi-tours 10k	1	Pour toutes les versions
Alimentation 60W PCIe 12V 5A (Digilent)	1	Pour toutes les versions
LED 5 mm rouge	1	Pour toutes les versions
LED 5 mm verte	1	Pour toutes les versions
Écran LCD alphanumérique 20x4	1	Pour toutes les versions
Interrupteur 220V	1	Pour toutes les versions
Masque de plongée intégral (type Decathlon)
Électrovanne 2 voies	1

Outils et machines nécessaires

• Imprimante 3D (genérique, modèle A8)
• Boîte à lumière UV (pour PCB)

Applications et services en ligne

• Arduino IDE
• PCB Elegance (conception PCB)
• Autodesk Fusion 360 (modélisation 3D)

À propos du projet

Ventilateur non invasif open-source, à faible coût et facile à construire. Conçu comme respirateur d'urgence pour faire face à la crise sanitaire du COVID-19 lorsque les ventilateurs manquent, tant que le patient n'est pas sédaté ni intubé.

Ce projet résulte d'un défi lancé par mon ancien professeur et ami Serafim Pires, qui m'a contacté en me montrant un projet espagnol, suggérant de développer une solution pour aider à combattre cette crise mondiale.

Après plusieurs recherches et études sur la ventilation non invasive, j'ai construit ce prototype fonctionnel basé sur deux technologies existantes. Tous les tests ont été concluants, avec un test fonctionnel de plus de 20 jours sans aucun problème ni interruption.

La ventilation non invasive utilise des masques faciaux ou nasaux qui insufflent une quantité d'air sous pression dans les poumons. Cela soutient le processus respiratoire naturel lorsque la maladie a provoqué une défaillance pulmonaire, permettant au corps de lutter contre l'infection et de guérir.

Basé sur des recherches menées en Italie, j'ai utilisé cette technologie dans mon projet qui transforme un masque de plongée Decathlon en ventilateur d'urgence pour patients atteints du COVID-19, afin de pallier le manque de ventilateurs pendant le pic de la pandémie.

Ces masques ont été adaptés et utilisés dans le monde entier en raison de leur faible coût et de leur facilité d'adaptation. Les résultats étaient probants et, récemment, cette technologie a également été utilisée au Portugal à l'Hôpital de Santarém.

Article de presse (brésilien) sur l'hôpital de Santarém

Interview sur une radio locale devenue virale sur les réseaux sociaux au Portugal.

Premier test de fonctionnement utilisant un faible volume d'air et 15 cycles respiratoires, avec variation de la fréquence respiratoire et de la PEEP pour démonstration.

AVERTISSEMENT : Ce prototype n'est pas encore validé par un organisme officiel et je décline toute responsabilité quant à son utilisation. Il ne doit être utilisé qu'en dernier recours et par du personnel médical formé, cet équipement étant destiné à sauver des vies en situation de pic extrême. Le projet à but non lucratif peut être reproduit en masse, s'il est approuvé par les autorités compétentes au Portugal.

Code

INOVT_COVID19_Version_2.2.ino (Arduino)

/* Programme ventilateur pulmonaire INOVT COVID-19 Version 2.2
 * Auteur: David Pascoal
 * L'équipement a été testé et prouvé, sécurité avec capteur de pression,
 * Sortie alarme pour activer buzzer ou signal.
 */
#include <Wire.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h>
#include <Servo.h>

LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,20,4);

#define PIN_SERVO 6
#define PIN_FREQ A1
#define PIN_PEEP A0
#define PIN_LED 2
#define PIN_LED2 3
#define PIN_Alarm_Relay 8
#define PIN_Safety_Valve 9
#define SENSOR_FLOW A3
#define EXPIRANDO 0
#define INSPIRANDO 1
#define MIN_ANGLE 92
#define MAX_ANGLE 139

int frecuencia = 0;
int valInspira = 0;
int valExpira = 0;
int valPeep = 0;
int aux;
int x = 500;
int y = 1000;
unsigned long time;
Servo myServo;
int frecuencia_ant;
int valPeep_ant;
int estado;

// ... (code complet disponible dans le fichier source)
// Fonctions principales : logo(), initior(), maobc(), thumbdownA(), thumbsup(), setServo(), setup(), loop()
// Le code gère l'affichage LCD, le contrôle du servomoteur, la détection de flux d'air, les alarmes, etc.

Le fichier complet est disponible en téléchargement (INOVT_COVID19_Version_2.2.rar).

Pièces personnalisées et boîtiers

Elles doivent être imprimées sur une imprimante 3D. Nécessite une certaine précision.

Instructions complètes étape par étape pour transformer le masque de plongée en masque de respiration sous pression.

Nécessite une imprimante 3D haute résolution.

inovt_covid19_version_2_0_david_pascoal_0mbFUa0ce1.rar

Schémas

Schéma de la version autonome, ne nécessite pas la colonne d'air d'hôpital.

Version 2.2 avec garde de sécurité et sortie alarme.