【世說設(shè)計(jì)】助力抗疫-Tinamic推出開源呼吸機(jī)項(xiàng)目
[導(dǎo)讀]為什么要建造一個(gè)開源呼吸機(jī)？
為什么要建造一個(gè)開源呼吸機(jī)？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(shè)備。除了支持各種呼吸機(jī)項(xiàng)目之外，Tinamic還希望通過其他方式來(lái)啟發(fā)工程師和醫(yī)療公司設(shè)計(jì)醫(yī)療呼吸機(jī)。 因此， Tinamic 也開始了自己的項(xiàng)目，名為TOSV-Trinamic 開源呼吸機(jī)。
概念
Trinamic開源通風(fēng)機(jī)的方法是使用CPAP鼓風(fēng)機(jī)。原因有兩個(gè)：首先，Tinamic在低電感電動(dòng)機(jī)方面擁有豐富的經(jīng)驗(yàn)，其次，它們?nèi)钥蓮V泛使用。通常用于CPAP設(shè)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(jī)所需的性能。
初始設(shè)置是通過使用開源評(píng)估板以及專門為TOSV項(xiàng)目設(shè)計(jì)的開源軟件創(chuàng)建的。為了控制流量，壓力感測(cè)中繼回控制器以獲取呼吸壓力。還支持壓差傳感，以便進(jìn)行患者側(cè)流量傳感。這樣，設(shè)計(jì)基本上可以完成基于鼓風(fēng)機(jī)的醫(yī)療呼吸機(jī)所需的一切。
初始設(shè)置是通過使用開源評(píng)估板以及專門為TOSV項(xiàng)目設(shè)計(jì)的開源軟件創(chuàng)建的。為了控制流量，壓力感測(cè)中繼回控制器以獲取呼吸壓力。還支持壓差傳感，以便進(jìn)行患者側(cè)流量傳感。這樣，設(shè)計(jì)基本上可以完成基于鼓風(fēng)機(jī)的醫(yī)療呼吸機(jī)所需的一切。
概念驗(yàn)證
【圖1：TRINAMIC開源呼吸機(jī)項(xiàng)目設(shè)計(jì)思路】
開源設(shè)計(jì)
在概念被證明可用于模擬肺部的熱水瓶之后，Trinamic開始設(shè)計(jì)一個(gè)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(jìn)行控制。這樣，醫(yī)學(xué)工程師可以將其快速集成到設(shè)計(jì)中。
就像Tinamic的評(píng)估套件和突破板一樣，為Trinamic開源通風(fēng)機(jī)創(chuàng)建的硬件和軟件是完全開源的，可以在Tinamic的Github存儲(chǔ)庫(kù)中找到。 小型化的開源模塊可處理所有驅(qū)動(dòng)程序功能以及壓力傳感器的接口。可以使用簡(jiǎn)單的單板計(jì)算機(jī)（如Raspberry Pi或類似產(chǎn)品）進(jìn)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。
就像Tinamic的評(píng)估套件和突破板一樣，為Trinamic開源通風(fēng)機(jī)創(chuàng)建的硬件和軟件是完全開源的，可以在Tinamic的Github存儲(chǔ)庫(kù)中找到。 小型化的開源模塊可處理所有驅(qū)動(dòng)程序功能以及壓力傳感器的接口。可以使用簡(jiǎn)單的單板計(jì)算機(jī)（如Raspberry Pi或類似產(chǎn)品）進(jìn)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，Tinamic并行開發(fā)了硬件與軟件。其可行性可通過使用評(píng)估套件的概念。通過將Landungsbrücke接口板與TMC4671評(píng)估板和TMC6100評(píng)估板相結(jié)合，只需幾天的時(shí)間就可以設(shè)計(jì)出包括傳感器和快速控制環(huán)在內(nèi)的完整系統(tǒng)架構(gòu)。而且由于所有電機(jī)控制已經(jīng)集成在TMC4671-LA伺服控制器IC中，因此我們?cè)谝恢軆?nèi)就獲得了有效的概念佐證。
同時(shí)，Tinamic在愛沙尼亞塔林的團(tuán)隊(duì)將使用的評(píng)估套件設(shè)置集成到了單個(gè)PCB中。該模塊集成了TMC4671-LA和TMC6100，集成了開源醫(yī)療呼吸機(jī)的所有控制功能。至于外形尺寸，Tinamic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(jì)算機(jī)，非常適合Tinamic的開源醫(yī)療呼吸機(jī)平臺(tái)。所有用于開源設(shè)計(jì)的文件，以及用于控制開發(fā)板的軟件，都可以在Tinamic的Github存儲(chǔ)庫(kù)中找到。
同時(shí)，Tinamic在愛沙尼亞塔林的團(tuán)隊(duì)將使用的評(píng)估套件設(shè)置集成到了單個(gè)PCB中。該模塊集成了TMC4671-LA和TMC6100，集成了開源醫(yī)療呼吸機(jī)的所有控制功能。至于外形尺寸，Tinamic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(jì)算機(jī)，非常適合Tinamic的開源醫(yī)療呼吸機(jī)平臺(tái)。所有用于開源設(shè)計(jì)的文件，以及用于控制開發(fā)板的軟件，都可以在Tinamic的Github存儲(chǔ)庫(kù)中找到。
通風(fēng)與運(yùn)動(dòng)控制有什么關(guān)系？
醫(yī)用呼吸機(jī)是與運(yùn)動(dòng)控制有關(guān)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(yùn)動(dòng)控制的意義所在，也正是Trinamic所擅長(zhǎng)的。
【圖2：TOSV系統(tǒng)結(jié)構(gòu)】
硬件包和開源軟件的圖像均在線，可在Trinamic的GitHub上隨時(shí)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(xiàng)目。
【圖3：基于TMC4671+ TMC2100的TOSV開源硬件部分】
除TOSV項(xiàng)目外，Trinamic的研發(fā)和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用工程師也在持續(xù)快速追蹤與冠狀病毒相關(guān)的支持請(qǐng)求，以盡可能提供幫助。
【圖3：TOSV項(xiàng)目測(cè)試】
目標(biāo)
Tinamic的目標(biāo)不是生產(chǎn)醫(yī)療呼吸機(jī)。TinamicTOSV項(xiàng)目的目標(biāo)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(fēng)設(shè)備，來(lái)及時(shí)響應(yīng)當(dāng)前形勢(shì)。通過使用CPAP鼓風(fēng)機(jī)，現(xiàn)有醫(yī)療呼吸機(jī)的生產(chǎn)將不再受到冠狀病毒所帶來(lái)的壓力。
與 Tinamic 所有的評(píng)估板和突破板一樣，TOSV板是完全開源的。這樣，設(shè)計(jì)呼吸機(jī)的醫(yī)療公司就可以吸收我們的經(jīng)驗(yàn)，看看是否對(duì)他們有用。Tinamic只是想展示一切可能，并盡Tinamic所能做出貢獻(xiàn)。
與 Tinamic 所有的評(píng)估板和突破板一樣，TOSV板是完全開源的。這樣，設(shè)計(jì)呼吸機(jī)的醫(yī)療公司就可以吸收我們的經(jīng)驗(yàn)，看看是否對(duì)他們有用。Tinamic只是想展示一切可能，并盡Tinamic所能做出貢獻(xiàn)。
【圖4：TOSV開源呼吸機(jī)】
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