为了响应Covid-19的大流行,Trinamic开源呼吸机(TOSV)计划发布了一个新的开发平台。它旨在加快呼吸器呼吸器,实验室自动化设备以及其他需要受控空气供应的应用。
开源设计故意使用常见的,随时可用的组件来控制BOM成本,并避免传统上用于医疗产品的组件的较长交货时间。由于医院级呼吸机的费用通常在25,000美元至5万美元之间,因此Trinamic希望这项工作以及像组织这样的努力nvidia,,,,Renesas,,,,and especially the开源Covid 19医疗用品(OSCMS)项目将为这些和其他挽救生命的设备提供更多的供应和更低的价格。
Trinamic的参考设计和相关开发试剂盒(TMC4671+TMC6100-REF-TOSV)使用由BLDC电动机驱动的动态控制的高RPM涡轮机。它具有智能的BLDC电机/伺服控制器,数字I/O和模拟输入,Raspberry Pi-style Session-Border-Broder-Controller(SBC)连接器以及附加压力传感器板的接口(图。1)。
动态控制方案允许使用压力和音量传感器支持压力控制或流动通风模式(图2)。董事会的BLDC伺服驱动器能够在从12到36 V的供应电压下运行,最多可输送6个RMS的电流。
两个重要的收获
As noted earlier, there are lots of open-source ventilator designs in various stages of development, but several interesting and potentially important things currently distinguish this platform from many of those initiatives.
首先,这种设计可以产生复杂的空气流量和压力状态,以使患者的肺部工作,并且一次不受伤数周。这与许多早期的开源设计形成鲜明对比,称为“bag bangers,,,,” which are based on manually operated portable respirators used by first responders while transporting patients. In all of the cases I've seen so far, these designs deliver poorly controlled air flows that can severely damage a patient's lungs within a matter of days.
Even some more rudimentary blower-based systems can't support new techniques that are helping improve a patient's odds of survival. For example, we've learned that leaving a patient's lungs slightly pressurized at the bottom of the exhalation phase can avoid or even reverse the collapse of the cilia's walls and sticking to each other.
Trinamic的电动机控制器便宜,非常适合这项任务。该公司已经在使用其功能强大的芯片处理器实施复杂控制循环的能力方面表现出色,该循环解决了3D打印机,工业自动化设备和其他应用程序中令人惊讶的令人讨厌的运动控制相关问题beplay体育手机登录(图3)。这包括使用复杂的加速/减速算法和控制循环来帮助3D打印机达到更高的速度和更高的精度,同时大大降低了其步进电动机产生的噪声。
在看到这一点(而不是.ppt幻灯片)之后,我希望该公司能够帮助开发人员实施呼吸器和呼吸机必须与患者的肺部和谐相处的许多微妙功能,而不是缓慢地工作损害他们。
其次,由于Trinamic仅制造电动机/运动控制设备,因此对BOM中的其余组件几乎不可知。结果,该公司的设计是由功能和成本驱动的,而不是其他公司的产品中的数量都包含在设计中。最后,这转化为更实惠的BOM,同样重要的是,在需要时更有可能可用的组件。
The Next Steps
If you want to learn more,click herefor a copy of the development kit's datasheet.
此外,Trinamic将GitHub用作其TOSV项目的存储库。你可以拜访https://github.com/trinamic/trinamicopensourceventilator-tosv要下载一组广泛的文件,包括:
- TMC4671+TMC6100-REF-TOSV的模块设计,布局和制造数据
- Module design, layout, and manufacturing data for the TOSV-SENSOR-REF
- 完整的固件源和Eclipse CDT的项目文件,用于TMC4671+TMC6100-REF-TOSV
- User interface project for a Raspberry Pi plus display for an example ventilator application
- 链接到Grabcad,以显示带有显示,Raspberry Pi,TMC4671+TMC6100-ReftoSV和管连接的完整外壳的示例