Open-Source COVID-19 Longventilator – Arduino-gebaseerd DIY Ademhalingssysteem

Onderdelen en Benodigdheden

Benodigde Tools en Machines

• 3D Printer (generisch) - Model A8
• 300-001 - Lightbox, UV Belichting

Apps en Online Diensten

• Arduino IDE
• PCB Elegance
• Autodesk Fusion 360

Over dit Project

Deze open-source, non-invasieve ventilator is laagprijs en eenvoudig te bouwen. Het is bedoeld als noodlongventilator om de gezondheidscrisis door COVID-19 te bestrijden wanneer er geen ventilatoren beschikbaar zijn, mits de patiënt niet gesedeerd of geïntubeerd is.

Dit project was het resultaat van een uitdaging van mijn voormalige leraar en vriend Serafim Pires, die me contacteerde met een Spaans project en zei dat het goed zou zijn als ik een project kon ontwikkelen om deze wereldwijde crisis te helpen bestrijden.

Na uitgebreid onderzoek en studies over non-invasieve ventilatie bouwde ik deze functionele prototype gebaseerd op 2 bestaande technologieën. Alle testen waren succesvol met een functionele test van meer dan 20 dagen zonder enige problemen of onderbrekingen.

Non-invasieve ventilatie wordt afgeleverd via gezichtsmaskers of neusmaskers, die een ingestelde hoeveelheid geperstuurde lucht in de longen duwen. Dit ondersteunt het natuurlijke ademhalingsproces wanneer ziekte de longen heeft laten achteruitgaan, waardoor het lichaam de infectie kan bestrijden en herstellen.

Op basis van onderzoek in Italië gebruikte ik deze technologie in mijn project die een Decathlon snorkelmasker omzet in een noodventilator voor COVID-19 patiënten, om de tekortkoming aan ventilatoren tijdens de piek van de pandemie te verlichten.

Deze maskers zijn aangepast en wereldwijd gebruikt vanwege hun lage kosten en eenvoudige aanpassing. De resultaten waren duidelijk en recent werd deze technologie ook in Portugal toegepast in het Ziekenhuis van Santarém.

Nieuwsbericht: Ziekenhuis Santarém gebruikt duikmaskers voor COVID-19 behandeling

Interview op lokale radio ging viraal op sociale netwerken in Portugal.

Eerste operationele test met een klein luchtvolume en 15 ademhalingscycli met wisselende ademhalingsfrequentie en PEEP voor demonstratie.

WAARSCHUWING: Deze prototype is nog niet gevalideerd door een officieel orgaan en ik verwerp alle verantwoordelijkheid voor het gebruik ervan. Het zal alleen als laatste redmiddel en door getraind medisch personeel gebruikt worden, bedoeld om levens te redden in een extreme pieksituatie. Het non-profitoriented project kan massaal gerepliceerd worden, mits goedgekeurd door de bevoegde autoriteiten in Portugal.

Code

INOVT_COVID19_Versie_2.2.ino (Arduino)

De volledige code is te lang om hier volledig weer te geven, maar het hoofdprogramma regelt de servo voor de ademhalingscycli, leest frequentie en PEEP via potentiometers, monitorst de luchtstroomsensor, en activeert alarmbij storingen. De code bevat functies voor:

• Initialisatie en self-test (logo, initialisatie animatie)
• Servo regeling voor inspiratie/expiratie cycli
• MPPT-achtige regeling voor ademhalingsparameters
• LCD display met statusinformatie
• Alarm- en veiligheidsklep regeling bij storingen
• Seriële monitoring voor debugging

De code gebruikt de LiquidCrystal_I2C en Servo bibliotheken. Download het volledige .ino bestand of de .rar archief voor de complete implementatie.

Aangepaste Onderdelen en Behuizingen

Deze moeten op een 3D printer geprint worden. Vereist precisie.

• Complete stapsgewijze instructies voor het ombouwen van het duikmasker tot een geperstit ademhalingsmasker
• Vereist hoge resolutie 3D printer
• Bestand: inovt_covid19_version_2_0_david_pascoal_0mbFUa0ce1.rar

Schema's

• Diagram van de autonome versie (heeft geen ziekenhuisluchtkolom nodig)
• Versie 2.2 met beveiliging en alarmuitgang (2 varianten)