助力抗疫-Trinamic推出開源呼吸機(jī)項目

源呼吸機(jī)

為什么要建造一個開源呼吸機(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(shè)計醫(yī)療呼吸機(jī)。因此，我們也開始了自己的項目，名為TOSV-Trinamic 開源呼吸機(jī)。

概念

我們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：首先，我們在低電感電動機(jī)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(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估板以及專門為TOSV項目設(shè)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(jìn)行患者側(cè)流量傳感。這樣，設(shè)計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。

概念驗證

                            圖1：TRINAMIC開源呼吸機(jī)項目設(shè)計思路

開源設(shè)計

在概念被證明可用于模擬肺部的熱水瓶之后，TrinamicTrinamic開始設(shè)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(jìn)行控制。這樣，醫(yī)學(xué)工程師可以將其快速集成到設(shè)計中。

就像我們的評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。可以使用簡單的單板計算機(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，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(jié)合，只需幾天的時間就可以設(shè)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(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(tuán)隊將我們使用的評估套件設(shè)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(jī)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(jī)，非常適合我們的開源醫(yī)療呼吸機(jī)平臺。所有用于開源設(shè)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(fēng)與運動控制有什么關(guān)系？

醫(yī)用呼吸機(jī)是與運動控制有關(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。這就是運動控制的意義所在，也正是Trinamic所擅長的。

  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(yīng)用工程師也在持續(xù)快速追蹤與冠狀病毒相關(guān)的支持請求，以盡可能提供幫助。

圖4：TOSV項目測試

目標(biāo)

我們的目標(biāo)不是生產(chǎn)醫(yī)療呼吸機(jī)。我們TOSV項目的目標(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，來及時響應(yīng)當(dāng)前形勢。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(shè)計呼吸機(jī)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(xiàn)。所有文件都可以在下面和我們的GitHub上找到。

圖5：TOSV開源呼吸機(jī)