為什么要建造一個開源呼吸機?

COVID-19的全球爆發(fā)將世界各地的醫(yī)療保健系統(tǒng)推向了極限，醫(yī)療公司正在努力生產(chǎn)急需的醫(yī)療設備。除了支持各種呼吸機項目之外，我們還希望通過其他方式來啟發(fā)工程師和醫(yī)療公司設計醫(yī)療呼吸機。因此，我們也開始了自己的項目，名為TOSV-Trinamic 開源呼吸機。

概念

我們Trinamic開源通風機的方法是使用CPAP鼓風機。原因有兩個：首先，我們在低電感電動機方面擁有豐富的經(jīng)驗，其次，它們?nèi)钥蓮V泛使用。通常用于CPAP設備中以獲得連續(xù)的流量，您可以使它們過載一些，從而獲得醫(yī)療呼吸機所需的性能。

初始設置是通過使用開源評估板以及專門為TOSV項目設計的開源軟件創(chuàng)建的。為了控制流量，壓力感測中繼回控制器以獲取呼吸壓力。還支持壓差傳感，以便進行患者側流量傳感。這樣，設計基本上可以完成基于鼓風機的醫(yī)療呼吸機所需的一切。

概念驗證

圖1：TRINAMIC開源呼吸機項目設計思路

開源設計

在概念被證明可用于模擬肺部的熱水瓶之后，TrinamicTrinamic開始設計一個基于TMC4671-EVAL-KIT的開源模塊。小型集成的PCB具有完全集成的軟件堆棧，可以通過UART進行控制。這樣，醫(yī)學工程師可以將其快速集成到設計中。

就像我們的評估套件和突破板一樣，為Trinamic開源通風機創(chuàng)建的硬件和軟件是完全開源的，可以在我們的Github存儲庫中找到。

小型化的開源模塊可處理所有驅(qū)動程序功能以及壓力傳感器的接口?？梢允褂煤唵蔚膯伟逵嬎銠C(如Raspberry Pi或類似產(chǎn)品)進行控制，這些都是現(xiàn)成的，并配有舒適的用戶界面和安全功能。

并行開發(fā)硬件和軟件

為了盡快制定可行的概念，我們并行開發(fā)了硬件與軟件。其可行性可通過使用評估套件的概念。通過將Landungsbrücke接口板與TMC4671評估板和TMC6100評估板相結合，只需幾天的時間就可以設計出包括傳感器和快速控制環(huán)在內(nèi)的完整系統(tǒng)架構。而且由于所有電機控制已經(jīng)集成在TMC4671-LA伺服控制器IC中，因此我們在一周內(nèi)就獲得了有效的概念佐證。

同時，我們在愛沙尼亞塔林的團隊將我們使用的評估套件設置集成到了單個PCB中。該模塊集成了TMC4671-LA和TMC6100，集成了開源醫(yī)療呼吸機的所有控制功能。至于外形尺寸，我們確保它可以將其堆疊在Raspberry Pi上, Raspberry Pi是一款易于獲得的單板計算機，非常適合我們的開源醫(yī)療呼吸機平臺。所有用于開源設計的文件，以及用于控制開發(fā)板的軟件，都可以在我們的Github存儲庫中找到。

通風與運動控制有什么關系?

醫(yī)用呼吸機是與運動控制有關系的。例如，它以一定的速度斜率生成特定壓力的曲線，以此模擬肺功能。這就是運動控制的意義所在，也正是Trinamic所擅長的。

圖2：TOSV系統(tǒng)結構

硬件包和開源軟件的圖像均在線，可在Trinamic的GitHub上隨時獲得。歡迎所有醫(yī)療公司、工程師、制造商和其他感興趣的人將其用于自己的項目。

圖3：基于TMC4671+TMC2100的TOSV開源硬件部分

除TOSV項目外，Trinamic的研發(fā)和現(xiàn)場應用工程師也在持續(xù)快速追蹤與冠狀病毒相關的支持請求，以盡可能提供幫助。

圖3：TOSV項目測試

目標

我們的目標不是生產(chǎn)醫(yī)療呼吸機。我們TOSV項目的目標是，通過提供可以在短期內(nèi)大量生產(chǎn)并具備高質(zhì)量的通風設備，來及時響應當前形勢。通過使用CPAP鼓風機，現(xiàn)有醫(yī)療呼吸機的生產(chǎn)將不再受到冠狀病毒所帶來的壓力。

與我們所有的評估板和突破板一樣，TOSV板是完全開源的。這樣，設計呼吸機的醫(yī)療公司就可以吸收我們的經(jīng)驗，看看是否對他們有用。我們只是想展示一切可能，并盡我們所能做出貢獻。所有文件都可以在下面和我們的GitHub上找到。

圖4：TOSV開源呼吸機