Вентилятор с открытым исходным кодом - Open-source ventilator

Эта статья о машинах для работы в чрезвычайных ситуациях, которые помогают дышать. Стандартные аппараты ИВЛ, используемые в медицинской промышленности, см. вентилятор.
Open-Source Ventilator's OpenLung - проект с открытым исходным кодом, мало ресурсов, быстрое развертывание механический вентилятор дизайн использует маска клапана мешка (БВМ или Амбу-мешок) в качестве основного компонента.[1]
Механика аппарата ИВЛ OpenLung

An вентилятор с открытым исходным кодом это катастрофическая ситуация вентилятор сделано с использованием свободно лицензируемого (Открытый исходный код ), а в идеале - свободно доступные компоненты и детали (оборудование с открытым исходным кодом ). Конструкции, компоненты и детали могут быть от полностью реконструированный или совершенно новые творения, компоненты могут быть приспособления различных недорогих существующих продуктов, и специальные труднодоступные и / или дорогие детали могут быть 3D-печать вместо купленного.[2][3] По состоянию на начало 2020 года уровень документации и тестирования аппаратов ИВЛ с открытым исходным кодом был значительно ниже научных и медицинских стандартов.[4]

Одним из небольших ранних прототипов проекта был вентилятор Pandemic Ventilator, созданный в 2008 году во время возрождение H5N1 птичий грипп, начавшийся в 2003 году, названный так, «потому что он предназначен для использования в качестве последней инстанции во время возможной пандемии птичьего (птичьего) гриппа».[5]

Оценка качества

Политика использования обоих бесплатное программное обеспечение с открытым исходным кодом (FOSS) и оборудование с открытым исходным кодом теоретически позволяет экспертная оценка и исправление ошибок и сбоев в вентиляторах с открытым исходным кодом, что недоступно при разработке оборудования с закрытым исходным кодом. В начале 2020 года во время COVID-19 пандемия, обзор аппаратов ИВЛ с открытым исходным кодом показал, что «протестированные и прошедшие экспертную оценку системы не имели полной документации, а открытые системы, которые были задокументированы, находились либо на очень ранних стадиях проектирования ... Автор предположил, что пандемия будет стимулировать разработку, которая значительно улучшит аппараты ИВЛ с открытым исходным кодом, и что потребуется много работы, политики, нормативных требований и финансирования, чтобы аппараты ИВЛ с открытым исходным кодом достигли медицинских стандартов.[4]

Требования к дизайну

Смотрите также: Повреждение легких, связанное с искусственной вентиляцией легких

Для безопасного использования инвазивного аппарата ИВЛ на пациенте требуется ряд функций:[6]

  • способ измерения и контроля объем перекачивается и частота дыхания, чтобы избежать волютравма;
  • мониторинг для давление на вдохе, частота дыхания (уд / мин) и соотношение времени вдоха и выдоха (I / E)
  • для пациентов без седативных препаратов - режим «помощи», который вместо нагнетания воздуха с фиксированной частотой увеличивает давление только при вдохе пациентом;
  • для ARDS, поддержка настройки положительное давление в конце выдоха (PEEP), чтобы избежать коллапса альвеол;[7][8]
  • увлажнение, чтобы избежать высыхания и охлаждения альвеол.[9]

Требования к неинвазивная вентиляция менее строгие.

COVID-19 пандемия

Проект OpenVentilator.io инициативы FOSS начался 19 марта после 2 недель исследований.[10] Иеремиас Альмадас [11] опубликовал несколько черновиков, которые он сделал, на форуме медицинских товаров с открытым исходным кодом COVID-19.[12][13] Маркос Мендес связался с ним, чтобы объединить усилия для разработки решения, которое можно было бы воспроизвести в очень большом масштабе.[14] Позже этот проект стал «Спартанской моделью OpenVentilator».[нужна цитата ]

С пандемией COVID-19 только что возникла новая проблема, это уже не производство вентиляторов, в конце концов, они производятся с библейских времен,[15] включая модели с 60-х годов, такие как Bird MK VII [16] уже были объединены завидной конструкцией, которая так проста.

Теперь задача заключалась в создании предмета, который решает проблему в глобальном масштабе. Производится в очень больших масштабах, а запчасти можно найти в небольших городах и деревнях. Эти помещения использовались некоторыми проектами, такими как OpenVentilator.io. [10]

18 марта Medtronics открыла свой код и файлы для производства основного оборудования для легочной вентиляции. [17]]. Проблема была в масштабе, который Medtronics не смогла бы решить ни на глобальном, ни на региональном уровне. То же самое уже происходило с компаниями Philips, G&E и Draguer, мировыми лидерами в производстве подобного оборудования. Нет смысла изобретать заново то, над чем уже учились 100 лет. Проблема была также не в инженерной, а в логистической и масштабной проблеме, так что эти проекты, которые должны были появиться, были применимы и достижимы. Производство должно быть децентрализованным, сосредоточенным на региональных ресурсах каждого человека на планете Земля. 9/10 В городах Бразилии нет даже койки интенсивной терапии, не говоря уже о магазине электроники и / или фабрике Амбу. Ситуация в Африке уже объявила о катастрофе [18]

В этой области начинают появляться несколько проектов, многие из которых основаны на инженерном подходе, а многие другие следуют строгому согласованию с правилами.[нужна цитата ]

Есть несколько проектов, в которых [анализ комплексного мышления[19][циркулярная ссылка ] в условиях [глобальной экономико-политической стагнации [20]

Крупные мировые дизайнерские усилия начались во время COVID-19 пандемия после Hackaday проект был запущен, чтобы ответить на ожидаемая нехватка вентиляторов вызывая более высокую смертность среди тяжелых пациентов. Этот проект направлен на создание постоянное положительное давление в дыхательных путях устройство.[21][неосновной источник необходим ]

20 марта 2020 г. Ирландские службы здравоохранения[22] начал рассматривать проекты.[23] Опытный образец разрабатывается и испытывается в Колумбии.[24]

Установка MIT E-Vent Unit 002, дизайн MIT[25]

В Центр медицинского оборудования Баккен Университета Миннесоты инициировал сотрудничество с различными компаниями, чтобы вывести на рынок альтернативу вентиляторам, работающую как одноручный робот и устраняет необходимость в ручной вентиляции в экстренных ситуациях. В Ковентор устройство было разработано в кратчайшие сроки и одобрено 15 апреля 2020 г. FDA, всего через 30 дней после зачатия. Аппарат ИВЛ предназначен для использования обученными медицинскими специалистами в отделения интенсивной терапии и проста в эксплуатации. Он имеет компактный дизайн и относительно недороги в производстве и распространении. Стоимость составляет всего около 4% от обычного вентилятора. Кроме того, это устройство не требует подачи кислорода или воздуха под давлением, как это обычно бывает. Первая серия произведена Boston Scientific. Планы должны быть доступны в Интернете для широкой публики без лицензионных отчислений.[26][27]

Польская компания Urbicum сообщает об успешном тестировании[28] напечатанного на 3D-принтере прототипа устройства с открытым исходным кодом под названием VentilAid. Производители описывают это как последнее средство, когда отсутствует профессиональное оборудование. Дизайн находится в открытом доступе.[29] Первый прототип Ventilaid требует для работы сжатого воздуха.[нужна цитата ]

21 марта 2020 г. Институт сложных систем Новой Англии (NECSI) начала вести стратегический список разрабатываемых проектов с открытым исходным кодом.[30][31] Проект NECSI учитывает производственные возможности, медицинскую безопасность и необходимость лечения пациентов в различных условиях, скорость решения юридических и политических вопросов, логистику и снабжение.[32] В NECSI работают ученые из Гарварда, Массачусетского технологического института и другие, которые разбираются в пандемиях, медицине, системах, рисках и сборе данных.[32]

Массачусетский Институт Технологий начал аварийный проект по разработке недорогого аппарата ИВЛ, который использует маска клапана мешка в качестве основного компонента.[25] Другие группы и компании, такие как Монолитные энергосистемы, также разработали проекты, основанные на этой концепции.[33]

В рамках проекта Oxysphere разрабатываются открытые чертежи вытяжки с положительным давлением.[34]

23 апреля 2020 г. НАСА сообщил о строительстве, за 37 дней успешно COVID-19 вентилятор[35] (назван ЖИЗНЕННО ВАЖНО («Технология искусственного дыхания, доступная локально»), которая в настоящее время проходит дальнейшие испытания. НАСА добивается ускоренного одобрения Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США для нового вентилятора.[36][37]

29 мая 2020 г. НАСА представила "Восемь производителей США, выбранных для изготовления вентиляторов НАСА COVID-19".[38]

Для получения лицензий были выбраны следующие компании США:

  • Vacumed, подразделение Vacumetrics, Inc. в Вентуре, Калифорния.
  • Stark Industries, LLC в Колумбусе, штат Огайо
  • MVent, LLC, подразделение Minnetronix Medical, в Сент-Поле, Миннесота.
  • iButtonLink, LLC в Уайтуотере, штат Висконсин
  • Evo Design, LLC в Уотертауне, Коннектикут
  • DesignPlex Biomedical, LLC в Форт-Уэрте, Техас
  • ATRON Group LLC в Далласе
  • Pro-Dex, Inc. в Ирвине, Калифорния

Израильские инженеры создали вентилятор с открытым исходным кодом [39]

Вентилятор NASA VITAL
Команда инженеров
Передний план
Вид сбоку

Положения о ликвидации последствий стихийных бедствий

24 марта 2020 г. Министр здравоохранения и социальных служб США (HHS) введен в действие Разрешения на использование в чрезвычайных ситуациях[40] чтобы разрешить использование дополнительных устройств, в том числе: «Вентиляторы, дыхательные устройства с положительным давлением, модифицированные для использования в качестве вентиляторов (вместе именуемые« вентиляторы »), соединители трубок вентиляторов и аксессуары для вентиляторов». Это было сделано в соответствии с заявлением от 4 февраля.[41] для медицинских контрмер против коронавирус заболевание 2019, а оборудование подлежит FDA «критерии безопасности, эффективности и маркировки».

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ "OpenLung - вентилятор с открытым исходным кодом / проект по аппарату ИВЛ для неотложной медицинской помощи OpenLung / Вентилятор OpenLung BVM". GitLab.
  2. ^ Бендер, Мэдди (2020-03-17). «Люди пытаются сделать вентиляторы своими руками, чтобы удовлетворить спрос на коронавирус». Вице. Получено 2020-03-21.
  3. ^ Туссен, Кристин (2020-03-16). «Эти добрые самаритяне с 3D-принтером спасают жизни, бесплатно изготавливая новые респираторные клапаны». Быстрая Компания. Получено 2020-03-17.
  4. ^ а б Пирс, Джошуа М. (2020). «Обзор аппаратов ИВЛ с открытым исходным кодом на случай COVID-19 и будущих пандемий [версия 1; экспертная оценка: одобрено 1]». F1000 Исследования. 9: 218. Дои:10.12688 / f1000research.22942.1. В архиве из оригинала 18.04.2020. Получено 2020-04-18.
  5. ^ "Вентилятор пандемии". Instructables.com. Получено 2020-12-04.
  6. ^ Real Engineering (4 апреля 2020 г.). «Руководство по разработке недорогих вентиляторов для COVID-19».
  7. ^ Manzano, F; Fernández-Mondéjar, E; Колменеро, М; Poyatos, ME; и другие. (2008). «Положительное давление в конце выдоха снижает частоту ИВЛ-пневмонии у негипоксемических пациентов». Crit Care Med. 36 (8): 2225–31. Дои:10.1097 / CCM.0b013e31817b8a92. PMID  18664777. S2CID  19906324.
  8. ^ Pfeilsticker, FJDA; Серпа Нето, А (август 2017 г.). "'Защитная вентиляция легких при остром респираторном дистресс-синдроме: все еще проблема? ". Журнал торакальных болезней. 9 (8): 2238–2241. Дои:10.21037 / jtd.2017.06.145. ЧВК  5594148. PMID  28932514.
  9. ^ Рестрепо, Р. Д .; Уолш, Б. К. (1 мая 2012 г.). «Увлажнение при инвазивной и неинвазивной механической вентиляции: 2012». Респираторная помощь. 57 (5): 782–788. Дои:10.4187 / respcare.01766. PMID  22546299.
  10. ^ а б https://openventilator.io
  11. ^ https://www.facebook.com/jeremias.almada
  12. ^ https://www.facebook.com/groups/opensourcecovid19medicalsupplies/
  13. ^ (https://www.facebook.com/search/top/?q=Open%20Source%20COVID19%20Medical%20Supplies%20jeremias%20almada&epa=SEARCH_BOX )
  14. ^ https://www.linkedin.com/in/marcos-m%C3%A9ndez-7987232b/?originalSubdomain=br
  15. ^ https://time.com/5815499/ventilator-history/
  16. ^ https://github.com/popsolutions/openventilator/blob/master/00_Documentation/Research/Cientific/Mark%20VII.pdf
  17. ^ https://www.medtronic.com/us-en/e/open-files.html
  18. ^ http://www.rfi.fr/en/africa/20200403-lack-of-covid-19-treatment-and-critical-care-could-be-catastrophic-for-Africa
  19. ^ pt: Эдгар Морин
  20. ^ https://blogs.imf.org/2020/04/14/the-great-lockdown-worst-economic-downturn-since-the-great-depression
  21. ^ Кутзи, Геррит (12 марта 2020 г.). "Ultimate Medical Hackathon: Как быстро мы сможем разработать и развернуть вентилятор с открытым исходным кодом?". Hackaday. Получено 2020-03-17.
  22. ^ Штернлихт, Александра. «Существует нехватка вентиляторов для пациентов с коронавирусом, поэтому эта международная группа изобрела альтернативу с открытым исходным кодом, которая будет протестирована на следующей неделе». Forbes. Получено 2020-03-21.
  23. ^ Родриго, Крис Миллс (2020-03-20). «Ирландские чиновники здравоохранения рассмотрят напечатанный на 3D-принтере вентилятор». Холм. Получено 2020-03-21.
  24. ^ colombiareports (21 марта 2020 г.). «Колумбия близка к созданию первого в мире недорогого аппарата ИВЛ с открытым исходным кодом, который победит Covid-19'". Колумбия Новости | Colombia Reports. Получено 2020-03-21.
  25. ^ а б "MIT E-VENT | Набор инструментов для проектирования аппаратов ИВЛ". MIT E-Vent | Аварийный вентилятор MIT. Получено 2020-03-29.
  26. ^ Джо Карлсон (2020-04-16). «FDA одобряет производство устройства, разработанного в Университете Миннесоты, чтобы помочь пациентам с COVID-19 дышать». startribune.com. Звездная трибуна.
  27. ^ Даррелл Этерингтон (2020-04-16). «FDA разрешает производство нового вентилятора, который стоит в 25 раз меньше, чем существующие устройства». techcrunch.com. Verizon Media.
  28. ^ urbicum (23 марта 2020 г.). «VentilAid - вентилятор с открытым исходным кодом, который можно сделать где угодно на месте». VentilAid. Получено 2020-03-23.
  29. ^ urbicum (23 марта 2020 г.). "GitHub - VentilAid / VentilAid". VentilAid. Получено 2020-03-23.
  30. ^ Фентон, Брюс (21 марта 2020 г.). «Обновление проекта вентилятора: 21 марта 2020 г.». Средняя. Получено 27 марта, 2020.
  31. ^ «Список проектов по созданию аппаратов ИВЛ в ответ на COVID-19 с упором на бесплатный открытый исходный код». GitHub. Получено 27 марта, 2020.
  32. ^ а б Фентон, Брюс (14 марта 2020 г.). «Нам нужны вентиляторы - нам нужно, чтобы вы помогли их построить». Средняя. Получено 27 марта, 2020.
  33. ^ «Вентилятор с открытым исходным кодом MPS». monolithicpower.com. Получено 2020-04-29.
  34. ^ «Oxysphere - OpenHardware Ventilation Project - давайте вместе остановим Covid». Архивировано из оригинал на 2020-05-13. Получено 2020-03-31.
  35. ^ «НАСА разработало супервентилятор для пациентов с Covid-19». AllBlogThings.com - технический и деловой блог!. Получено 2020-04-30.
  36. ^ Хорошо, Эндрю; Грейсиус, Тони (23 апреля 2020 г.). «НАСА разработает прототип вентилятора COVID-19 за 37 дней». НАСА. Получено 24 апреля 2020.
  37. ^ Уолл, Майк (24 апреля 2020 г.). «Инженеры НАСА построили новый вентилятор COVID-19 за 37 дней». Space.com. Получено 24 апреля 2020.
  38. ^ «Восемь производителей США выбраны для изготовления вентиляторов НАСА COVID-19». Лаборатория реактивного движения НАСА (JPL). Получено 2020-06-02.
  39. ^ https://qz.com/1836451/israeli-team-creates-open-source-hack-for-making-covid-19-ventilators/
  40. ^ Здравоохранение, Центр приборов и радиологии (6 апреля 2020 г.). «Разрешения на использование в чрезвычайных ситуациях». FDA - через fda.gov.
  41. ^ «Уведомление о декларации в соответствии с Законом о готовности населения и готовности к чрезвычайным ситуациям для медицинских мер противодействия COVID-19». Офис секретаря Министерства здравоохранения и социальных служб ".

внешние ссылки