理工酷

你好！我们是一个主要由普渡大学生物医学工程俱乐部的学生组成的团队，并且团队中还有两名克莱姆森工程专业的学生。

***编辑1：我们现在正在处理决赛周，我们不得不急于推出该模型，几个组件未正确对齐，也没有适当的接头。另外，我忘记了包含的换能器，但是我有相应的CAD文件。在这些繁忙的时期仍在进行修订！

***编辑2：我们在此创建了许多模型文件，并且也从网上使用它们，随着时间的增加或要求增加，我将尝试上传单个文件，谢谢！

我们的设计利用了4冲程发动机的灵感，并在活塞中采用了导螺杆。我们相信，由于进行了如此多的机器设计调整，这种创新的方法可以轻松满足呼吸机的所有要求。

我们的设计围绕有效地提供通风而不使用Ambu袋，以实现更高的精度和调节性。我们的设计包括如下图所示的流程设置。该设备将通过利用房间中的空气和氧气管路连接装置来启动其过程，这些连接装置通过两个进气阀将它们连接到我们的设备上。接下来，将通过伺服混合器控制空气与氧气的比例。这是一件非常简单的作品，只是一个标准的伺服机构，在空气和氧气的管道中会产生阻塞率。

空气和氧气通过混合器后，它们进入我们设备的轴。轴是我们设备设计独特的地方，因为我们采用了类似于四冲程发动机的设计，如图2所示。我们的设计包括一个轴和一个由步进电机控制的活塞。入口和出口通过简单的CAM进行控制，如图3所示。

首先，我们有氧气和空气的混合物进入竖井的主体。在此状态下，活塞下降以在内部产生负压，这有助于吸入混合物。接下来，入口阀关闭，出口阀打开，这通向患者。同时，该阀打开，活塞向上推动，并以一定速度将所有气体排出腔室。该速度可以通过推出空气时步进电机的力度来改变。轴本身可以容纳大约1升的空气，并且为了调整潮气量，可以从其起始位置升高或降低活塞，从而改变通过出口推动的空气量。

活塞点火后，排气阀同时通过CAM打开，空气通过止回阀，热交换器和湿气交换器（H.M.E.）进入患者体内。呼气时，呼出的空气再次通过止回阀和H.M.E.，从而为下一次呼气提供恒定的热量/水分。通过H.M.E.之后，打开一个受控阀，使呼出的空气最终通过过滤器，然后从系统中排出。

这种设计的主要优点是可以对其进行调整以实现对患者的个性化护理。改变活塞的起始位置可以调节潮气量，改变步进电机的速度可以改变呼吸速度，改变速度可以改变患者每分钟的呼吸次数，从而可以调节呼吸频率。我们可以根据活塞和阀门的正时轻松调整吸气：呼气比率。我们也可以轻松修改PEEP和PIP。所有这些都可以通过一个简单的微控制器（如Arduino Uno）方便地进行控制。该系统具有简单的控件，因此医生可以建立他们想要的任何设置。使用简单的微控制器的另一个优点是，我们可以使用多个流量和压力传感器，因为它们很常见，价格实惠，而且使用非常简单。他们将提供有关任何错误或故障的通知。

关于我们的零件清单，我们正在使用所有非常常见的零件，并且易于打印CAD零件。我们的系统使用基于通用平台Arduino构建的非常基本的电子设备，但也可以使用插入的任何笔记本电脑。我们的电机是大多数行业中非常常见的NEMA 17步进电机。至于阀门，连接器和管道，我们正在使用医疗级的散装零件。轴和机构是为此系统创建的可打印CAD零件。