हैक द क्राइसिस: इंजीनियरिंग स्टूडेंट क्राफ्ट DIY वेंटीलेटर

न्यू यॉर्क सिटी में अकेले सांस लेने की हजारों मशीनों की जरूरत है, जो पर्याप्त संख्या में आसानी से उपलब्ध नहीं हैं। चिकित्सा निर्माताओं ने उत्पादन में वृद्धि की है। रक्षा उत्पादन अधिनियम के तहत काम करने वाले जनरल मोटर्स ने कहा कि वह अगस्त तक 30, 000 इकाइयों को वितरित करेगा। यहां तक ​​कि डायसन और टेस्ला जैसी कंपनियां भी मैदान में कूद रही हैं।

लेकिन अमेरिका में उपयोग किए जाने वाले वेंटिलेटर परिष्कृत, अत्यधिक इंजीनियर मशीनें हैं जिनकी लागत $ 5, 000 से $ 5 0,000 प्रत्येक है, और उन्हें आपूर्तिकर्ताओं की एक विस्तृत श्रृंखला से कई विशेष घटकों की आवश्यकता है - कई जिनके पास अपतटीय, छोटे कर्मचारी हैं या वर्तमान में लॉकडाउन के अधीन हैं।

एक व्यावहारिक विकल्प के रूप में, राइस यूनिवर्सिटी के ब्राउन स्कूल ऑफ इंजीनियरिंग के छात्रों ने ऑफ-द-शेल्फ भागों से एक बुनियादी उपकरण बनाया जो अस्पताल-ग्रेड वेंटिलेशन की आपूर्ति करता है, फिर भी केवल एक-दो सौ डॉलर का खर्च आता है।

वेंटिलेटर की बुनियादी बातें बहुत सरल हैं। कोरोनावायरस फेफड़ों में सूजन पैदा कर सकता है, जो झिल्ली को अवरुद्ध करता है जो हवा से ऑक्सीजन को रक्त में स्थानांतरित करता है। बेडसाइड वेंटिलेटर उन्हें खोलने के लिए फेफड़ों में हवा को धक्का देने में मदद करते हैं। रोगी को अधिक ऑक्सीजन मिलती है और उसे स्थिर और ठीक होने का अवसर मिलता है।

पिछले साल, चावल की ओशमान इंजीनियरिंग डिज़ाइन किचन (OEDK) में काम करने वाले जैव और मैकेनिकल इंजीनियरिंग छात्रों की एक वरिष्ठ टीम ने एक लागत प्रभावी उपकरण बनाया और बनाया जो मैनुअल बैग वाल्व मास्क के संपीड़न को स्वचालित करता है। बीवीएम में एक लचीला वायु कक्ष होता है जो फेस मास्क से जुड़ा होता है। बैग को निचोड़ने से एक-तरफ़ा वाल्व के माध्यम से और अंतःक्षिप्त रोगियों के फेफड़ों में हवा जाने से सांस लेने में कठिनाई होती है। इन मुखौटों का उपयोग लगभग 70 वर्षों के लिए किया गया है और आमतौर पर आपातकालीन चिकित्सा कर्मियों द्वारा किया जाता है। प्रत्येक वर्ष 100 से अधिक मिलियन बीवीएम दुनिया भर में निर्मित होते हैं।

लेकिन मास्क को एक बार में कुछ मिनटों के लिए हाथ से निचोड़ना मुश्किल होता है। स्वचालित प्रणाली इस कार्य को घंटों तक कर सकती है। छात्रों ने एक मानक $ 25 मोटर और एक $ 5 माइक्रोकंट्रोलर का उपयोग शक्ति और सिस्टम को प्रोग्राम करने के लिए किया। यूनिट का "कंप्रेसर" एक रैक-एंड-पिनियन डिवाइस है, जो मुख्य रूप से 3 डी-प्रिंटेड प्लास्टिक भागों से बना होता है, जिसमें संलग्न पैडल होते हैं, जो कि बैग को चक्रीय रूप से निचोड़ते हैं। उन्होंने अनुमान लगाया कि विकासशील देशों में कम संसाधन वाले अस्पतालों में या पोर्टेबल वेंटिलेटर कम आपूर्ति में होने के दौरान डिवाइस उपयोगी होगा।

अब, COVID-19 संकट उग्र होने के साथ, विश्वविद्यालय में अनुरोध किए जा रहे हैं कि वे शीघ्र प्रोटोटाइप के लिए योजनाएं बनाएं। राइस के OEDK के कर्मचारियों ने छात्र प्रोटोटाइप को मेडिकल ग्रेड के लिए डिज़ाइन की गई अधिक मजबूत अपोलो बीवीएम इकाई में अपग्रेड किया, और किफायती भी पर्याप्त रूप से डिस्पोजेबल माना जाता है।

ApolloBVM कुछ 3 डी-प्रिंटेड और लेजर-कट भागों से बना है, लेकिन अधिकांश घटकों को ऑनलाइन रिटेलर्स और हार्डवेयर स्टोर के माध्यम से आसानी से प्राप्त किया जा सकता है। जिसमें सर्वो सिटी से गोबिल्डा मोटर्स, मैकमास्टर-कार से गियर और फास्टनरों, और मौसर से बिजली के हिस्से शामिल हैं। अंबु मूल बीवीएम बनाता है। और एक Arduino बोर्ड, जो अमेज़ॅन से खरीदा गया है, प्रोग्रामिंग की सुविधा देता है जो उपयोगकर्ताओं को रोगियों को वायु वितरण की दर को समायोजित करने देता है।

स्वचालित BVM इकाई $ 250 से भी कम समय के लिए बनाई गई थी, जो प्रवेश स्तर के वाणिज्यिक वेंटिलेटर की तुलना में काफी कम है।

डिवाइस एक मानक कम दबाव सेवन पोर्ट के माध्यम से दीवार या टैंक-आधारित ऑक्सीजन को समायोजित करता है। एक एलसीडी डिस्प्ले उपयोगकर्ताओं को ऑपरेटिंग पैरामीटर सेट करने और संपीड़न शुरू करने या बंद करने देता है। नियंत्रणों में वयस्क, बच्चे, और बाल चिकित्सा सेटिंग्स हैं जो वर्तमान में 5 से 30 bpm ( 1 bpm वेतन वृद्धि), 300 से {{6} तक की श्वसन दर की अनुमति देते हैं। } मिलीलीटर ( 50 एमएल वृद्धि), चर सकारात्मक दबाव और समायोज्य श्वसन: श्वसन अनुपात। अपोलो बीवीएम लगभग 14 × 16 × 7 अंदर है। आकार में और इसका वजन 10 lb से कम है, जिससे यह पोर्टेबल बेडसाइड टेबल पर उपयोग के लिए उपयुक्त है। यह 120 द्वारा संचालित 0010010 लेफ्ट; 15 डब्ल्यू पावर ड्रा के साथ किया जाता है।

चूंकि राइस ने टीम को मार्च 27 पर एक नया प्रोटोटाइप पूरा करने की घोषणा की, इसलिए सैकड़ों डॉक्टरों, इंजीनियरों, निर्माताओं और 50 से अधिक देशों के निर्माताओं ने परियोजना के बारे में जानकारी का अनुरोध किया है। अपोलो बीवीएम के लिए ओपन-सोर्स प्लान ऑनलाइन पोस्ट किए गए हैं और दुनिया भर में स्वतंत्र रूप से उपलब्ध हैं।

रक्षा विभाग अपोलो बीवीएम में रुचि रखने वाले समूहों में से एक है। यूएस नेवी ने कई संस्थानों को कम लागत वाली, यांत्रिक वेंटिलेशन सपोर्ट सिस्टम विकसित करने के लिए प्रस्ताव प्रस्तुत करने के लिए आमंत्रित किया, जो व्यापक रूप से उपलब्ध संसाधनों के साथ तेजी से उत्पन्न हो सकता है। OEDK के इंजीनियरिंग डिजाइन पर्यवेक्षक डैनी ब्लैकर ने कहा, "यह उतना ही सरल है, जितना आसानी से उपलब्ध सभी भागों के साथ मिल सकता है।"

दुनिया भर में कोरोनोवायरस के प्रसार और वेंटिलेटर्स की कमी के साथ, अपोलो बीवीएम COVID-19 रोगियों की मदद कर सकता है जो कम-गंभीर रूप से बीमार हैं, जबकि वे एक मानक अस्पताल वेंटिलेटर की उपलब्धता का इंतजार करते हैं। ओडीके के कार्यकारी निदेशक एमी कवेलवित्ज ने कहा, "तत्काल लक्ष्य एक ऐसा उपकरण है जो गैर-क्रिटिकल सीओवीआईडी ​​-19 के रोगियों को स्थिर रखने और अधिक महत्वपूर्ण रोगियों के लिए बड़े वेंटिलेटर को मुक्त करने के लिए पर्याप्त रूप से काम करता है।"

"यह उन अस्पतालों में फर्क करने वाला है जो वेंटिलेटर से बाहर निकलते हैं," डॉ। रोहिथ माल्या ने कहा कि बेयोलर कॉलेज ऑफ मेडिसिन में आपातकालीन चिकित्सा के सहायक प्रोफेसर और राइस इंजीनियरिंग टीम के सलाहकार हैं। “उन लोगों के पास उत्पादन सुविधा के साथ संबंध हैं जो उन्हें जल्दी से उत्पादन कर सकते हैं उन्हें एफडीए आपातकालीन उपयोग प्राधिकरण की तलाश करनी चाहिए। हम स्थानीय स्तर पर काम कर रहे हैं ताकि काम हो सके। ”

कृत्रिम फेफड़े के साथ प्रयोगशाला परीक्षणों में, नवीनतम प्रोटोटाइप ने 24 घंटों तक नॉनस्टॉप हवा दी, जब तक कि उपकरण बंद नहीं हो गया। अगले चरण टेक्सास मेडिकल सेंटर के साथ साझेदारी में मानव रोगियों के साथ परीक्षण कर रहे हैं, और निर्माताओं के साथ काम करके अस्पताल-ग्रेड डिवाइस के रैंप-अप उत्पादन की मांग कर रहे हैं।