Історія вентиляторів підтримки дихання з деталей, надрукованих на 3D-принтері - проект
У березні, коли очікувалася велика криза в румунській системі охорони здоров’я, і ціни на основні медичні вироби, такі як вентилятори для підтримки дихання, надзвичайно зросли за одну ніч, деякі жителі Тимішоари виступили з ідеєю виготовити такі вентилятори з 3D друкованих деталей. . Я поспілкувався з двома ініціаторами проекту, щоб побачити, як довго повинен бути готовий вентилятор, скільки він коштував і який був кожен крок, з неминучими невдачами, його реалізації.
Раду Тічіу, наставник і прихильник ІТ-стартап-екосистеми в Тімішоарі, і Калін Брандабур, засновник стартапу Symme3D, компанії, що виробляє 3D-принтери, розповіли StartupCafe, як з'явилася ідея запуску VentilaTM - проекту, метою якого є створення першого Румунський вентилятор для підтримки дихання з якомога більшою кількістю деталей, надрукованих 3D.
З інтерв'ю:
Раду Тічіу: В принципі, я думаю, що в умовах високої напруженості та з огляду на те, що це було збочене сприйняття реальності, ми уявляли, що через тиждень-два справи нас вразять і буде важко керувати ними. В основному ми зробили щось у Тімішоарі, що трапилось загалом у світі, сайт виробників, людей, захоплених технологіями, ми розпочали виклик, я сказав, давайте спробуємо розвиватись локально в якомога більшій кількості місць, версії допоміжного обладнання респіратор, використовуючи підручні ресурси в найкоротші терміни. Я - фасилітатор діяльності в технологічній підприємницькій системі, але особисто я не міг багато зробити в цьому відношенні, але те, що я міг зробити, це кинути виклик людям у місцевій екосистемі. І майже все почалося з частки наших на глобальному веб-сайті, на який світ швидко відреагував і напрочуд вирішив бути частиною місцевих зусиль з розвитку фанатів.
Заклик Хакадея був спробою демократизувати виробництво вентиляційних систем. Ми дивилися на речі з найтемнішої точки зору, якщо дійшли до критичної точки, спочатку думали, що якщо у італійців будуть проблеми, які вони мали, ми будемо розгублені.
Калін Брандабур: І ми почали з передумови, добре, давайте передусім побачимо, що означає купувати ці пристрої. Ми розпочали переговори у вівторок вдень, ми виявили на сайті державних закупівель в Азії, вентилятор, виділений на ринку, становив близько 1500 - 2000 євро, який був пов'язаний з кисневою системою лікарень, у середу вранці ціна на ту саму товар становив близько 3700 євро, у четвер вранці - 8000, а наступного тижня я отримав пропозицію від місцевого дистриб’ютора за 21000 євро. Отже, менше ніж за тиждень ціни зросли більш ніж у сім разів.
Тож я сказав, можливо, було б цікаво подивитися, чи не зможемо ми самостійно розробити пристрій. Звичайно, починаючи із дзвінка Хакадей, Раду автоматично мобілізував свою команду, і ми склали цілий список власників 3D-принтерів, щоб побачити, які технології у нас є в країні, на які ми можемо покластися.
Спочатку ми думали, що весь проект буде надрукований у 3D, щоб ми могли швидко масштабуватись. Всім відомо, що технологія тривимірного друку - не найшвидша, але якщо ми збільшимо кількість до декількох сотень, у нас було 450 людей із понад 700 принтерами, які ми мали в наявності, ми могли випустити продукт - як я тоді думав, цілком швидко. І ми почали ітерацію.
Практично вся ідея почала думати, що ми нічого не маємо, ми не виходимо з думки, що ми мали б стиснене повітря та кисень у лікарнях, що ми не маємо можливості сертифікувати цей критичний медичний пристрій. Або процедури сертифікації з самого початку передбачали, що нам потрібно 2 роки, настільки, що ці системи потрібно тестувати на людях та тваринах, поки вони не зможуть провітрювати хворого пацієнта.
Тоді я сказав, що очевидно, що ми не будемо виготовляти медичний виріб, але ми будемо використовувати медичний пристрій, тобто Сумка Амбу (див. відео), який є медичним приладом, а не тим, що ми повинні імпровізувати. Я купував на ринку, а також мав допомогу від Червоного Хреста та лікарень, щоб отримати більше типів цих пристроїв, бо навіть на цьому вони почали спекулювати. Перший раз, коли я перевірив ціну повного комплекту, це 60 лей, за тиждень - 280 лей, щось смішне.
Цим медичним приладом управляють вручну, він не робить нічого, крім відкачування повітря. Але медсестра або лікар повинні мати досвід, точно відчути, як надходить повітря, скільки потрапляє повітря в легені, які інгаляція та дихальна частина. Тоді я сказав, що є шанси дістати пацієнта через вентилятора, тобто не потрібно робити це вручну, я сказав, щоб побачити, як ми можемо це автоматизувати.
Я також взяв до уваги той нещасний досвід, який я мав із кимось із сім’ї, хто помер і для кого лікар пітнів протягом 45 хвилин, намагаючись провітрити його вручну таким апаратом. І тоді я подумав, що в пандемії будуть лікарні, бо у нас не так багато вболівальників, тоді було поширено, що у нас всього 200 вболівальників у всій країні. Було очевидно, що якщо ми перевищимо максимальний ліміт наших лікарень, є шанси, що ми опинимось у цій ситуації (провітрити пацієнтів вручну) або дозволимо їм померти. Однак я сумніваюся, що це могло б статися, але ми могли б закінчити, коли люди робили це (ручна вентиляція) неконтрольовано. А у випадку з COVID-19 тиск і темп надзвичайні. Нам довелося вивчити та прочитати багато літератури, щоб поговорити з багатьма лікарями, запитати та отримати думки багатьох лікарів. Іноді ці думки були суперечливими, одні говорили, що мова йде про 35-сантиметрову колону води, інші стверджували, що вона досягає 100 см, що тривалий час абсурдно, але так про це запитували.
Потім ми продовжили розробку цього першого пристрою, який ми дуже швидко анулювали, двигуни були низькими.
Що я зробив? В основному я взяв сумку Абу і затягнув її і хотів перевірити, яка сила потрібна для повного затягування та накачування цієї сумки Абу. Вийшла сила 1,5 кілограма, але ми не врахували вагітність, тобто 1,5 гк без вагітності, тобто пацієнтка дуже здорова і легені дуже еластичні, але коли ми прив’язуємо її до штучної легені, цей пристрій не робить він все ще справлявся механічно. Ми також повинні були взяти до уваги той факт, що у нас не було багато доступних ресурсів, ми в основному говоримо про материнську плату одного з наших 3D-принтерів, яку ми знайшли на практичному складі. Було очевидно, що, оскільки криза вентиляторів формується, буде криза ланцюга поставок, яка не дозволить нам купувати всі необхідні нам компоненти. І лише зараз речі починають стабілізуватися в цьому плані, щоб мати змогу купувати більш якісні або більш конкретні компоненти.
Перший варіант був швидко визнаний недійсним, але це була міні-версія пізніших варіантів. Я використав його, щоб отримати якомога більше досвіду, щоб зрозуміти, що це досить складний процес.
Ми перейшли до другого варіанту, який також врахував відгуки громади, навколо нас зібралося багато людей з досвідом у різних сферах, таких як автомобільна промисловість, електроніка, ми почали проводити співпрацю, дискусії та дебати по всій країні.
У третій версії ми змінили звіти та підійшли до дещо правильного звіту. У нас було два двигуни, електронна частина була додатково розроблена з партнерами в автомобільній промисловості, які також проводили нашу оцінку, але ми працювали далі, враховуючи, що ми не маємо доступу до багатьох доступних ресурсів, і враховуючи, що всі ці речі мають були зроблені вдома, а ядро колективу складалося з трьох людей, яким довелося працювати ізольовано.
Але ми також дійшли до версії 5, остаточної версії, перевіреної з механічної точки зору, тут ми маємо меншу складність, але все набагато краще розраховано, навіть якщо з механічної точки зору все ще є невеликі дефекти. Кількість деталей із 3D друком зменшилась (пропорційно загальній складовій частині пристрою), але таких компонентів у нас досить багато.
У нас вже є пристрої, які працюють безперервно протягом двох тижнів, і у нас не виникало жодних проблем, навіть із колесами зірочок (виробленими принтером), які нагрівалися і деякі колеса плавились, але ми замінили матеріали, з яких вони виготовлені, на значно міцніші.
Це остаточна версія самого вентилятора, але потім ми перейшли до більш детальних характеристик. Наприклад, у Великобританії, де вони почали деталізовувати стенд, оскільки ми говоримо про можливості цього вентиляційного робота, для вентиляції як інтубірованих пацієнтів, які перебувають у несвідомому стані, так і пацієнтів, які не знають, але використовують маска, найчастіше дайвінг-маска, яка підключається до вентилятора і робить вентиляцію неінвазивною, і пацієнт може рухатися. Це викликало необхідність створити коляску, підставку, яка дозволяла б пацієнтові пересуватися разом із пристроєм. Ми почали додавати ДБЖ, котрий ми комерційно приймаємо, щоб не робити частину живлення, яка виконується на 220, і тут у нас знову були б проблеми із сертифікацією, і часу було мало.
Він має контрольний дисплей, комерційний планшет, який я отримав від румунського роздрібного продавця, роль якого полягає у моніторингу та налаштуванні, на планшеті відображаються та контролюються всі параметри тиску та ритму, а також лікарі, які можуть віддалено підключати до цих планшетів. Зараз ми знаходимось у фінальній частині, де ми намагаємося уточнити останні деталі щодо програмної частини. На жаль, учора я визнав недійсним процесор, яким користувався. Я говорив вам, що ми використовуємо набір датчиків для тиску та потоку, і ось кілька разів відхиляється синусоїда, яку ми генеруємо для руху двигунів, і двигуни зриваються. Але ми на моделі, яка пройшла всі внутрішні випробування, надійність дуже хороша, і єдині проблеми, які все ще можуть виникнути, це механічні, відсутність програмного забезпечення.
Перший проект ми розпочали 20 березня, о 7 ранку.
Раду Тічіу: Окрім ентузіазму команди, яка працювала над цим проектом, нам довелося мати справу з дискусіями, суперечками і навіть суперечками, і це зрозуміло, коли ми говоримо про десятки залучених людей. Вражаюча частина полягає в тому, що з цього проекту, мабуть, через інфляцію участі, нам вдалося вивести інші команди, які взялися за виготовлення навушників з позитивним тиском, інша команда працювала над 3D-друкованою маскою з багаторазовими компонентами, людей, які вони намагалися розробити всілякі речі, які на той час здавались надзвичайно необхідними. Наприклад, ця частина місцевої коаліції надрукувала багато тисяч козирків.
Інша команда, яка, оселившись у галузі охорони здоров’я, взяла на себе освітню роль - проект EducateMe, метою якого є збір обладнання, що використовується для перерахунку, та розподіл його дітям, які не мали доступу до освіти. через Інтернет через відсутність обладнання. В основному народилася різноманітна екосистема, яка намагається знайти рішення для суспільства для вирішення проблем, породжених цією кризою COVID.
Однак необхідно було зберегти світ раціональним, щоб він не почав друкувати складові частини другого тижня без необхідності бути надзвичайно чітким. Бажало почати друкувати 30 березня. Цікаво було, як ми побудували деяку участь у сфері закупівель. Люди сканували Інтернет, щоб знайти компоненти, необхідні інженерам. Нам вдалося якось пережити дивні періоди, наприклад, католицьку Пасху, коли постачальники послуг електронного табло сказали нам, що вони не працюють протягом 4 днів. Але це продовжує залишатися прекрасною пригодою, але справа заспокоїлась і знаходиться під контролем.
Що ще потрібно зробити?
Калін Брандабур: Ми все ще маємо завершити програмне забезпечення, перевірити процесор, перевірено материнську плату, перевірено механіку, датчики - тут ми намагалися імпровізувати, тому що ми не могли знайти датчики потоку на ринку, або якщо б ми знайшли їх, ми б досягли 40 днів, отже, у мене є запас турбін, спірометрів, які вимірюють витрачений потік. Ми намагалися знайти спосіб прочитати їх, щоб виміряти потік. Ми імпровізували, ми намагалися знайти рішення за дуже короткий час, намагаючись співвіднести дані, які ми отримуємо від цієї турбіни, з даними дидактичного вентилятора з муніципальної лікарні. Датчики тиску також не є правильними датчиками тиску, оскільки вони є барометричними, і тут ми все ще маємо помилки, які ми можемо компенсувати програмним забезпеченням. Але зараз у світі все нормалізується, і ми можемо перейти до справжніх датчиків, які створені спеціально для медичного світу і де не потрібно нічого змінювати, робити кореляції чи компенсації програмним забезпеченням.
Нам все ще потрібно інтегрувати кисневі балони, оскільки ми виходили з того, що хоч ми маємо стиснене повітря та кисень у лікарнях, заклад не справиться, якщо велика кількість пацієнтів підключена до системи кисню та стисненого повітря. Ось чому ми пішли на ідею бути незалежними, цих вболівальників можна також взяти до намету, наприклад, до наметів у Бухаресті, де я не знаю, чи були намальовані лінії кисню та стисненого повітря.
Балони замовляються з Німеччини, і тут ми маємо місцевих постачальників кисню. Ми не контролюємо приплив кисню, це затверджений медичний пристрій, оскільки тут існує великий ризик вибуху. Я боявся зробити систему контролю потоку, і тому ми нічого не робимо, окрім як спостерігаємо за кількістю кисню, що надходить до пацієнта., і це спостереження проводиться за допомогою датчика, який нам виявився дуже важким, медичного датчика кисню, особливо для медичних пристроїв та вентиляторів, який ми інтегруємо та підключаємо до нашої частини програмного забезпечення, щоб повідомити лікаря: тепер ви доставляєте концентрацію кисню X, якщо ви хочете більше, поверніть регулятор в інше положення. Лікарі звикли до таких систем. І ми обчислюємо в режимі реального часу рівень доставленого кисню і можемо визначити, чи знаходитесь ви в параметрах чи ні.
Ми намагалися триматися якомога далі від критичних пристроїв, що могло б створити величезний ризик, оскільки ми не маємо досвіду в такій справі.
Скільки досягає собівартість виробництва такого пристрою?
Калін Брандабур: Тут набагато ширше обговорення. Навіть з боку фарби існують певні стандарти, це повинна бути іонна фарба срібла, я мав мінімум досвіду у виробництві біопринтерів, але спочатку я сказав намагатися зробити це якомога дешевшим, щоб це було добре зроблено, але доступно . Ось чому ми вибрали для друку компоненти 3D від людей у нашій групі. Ми вважали за краще не друкувати, хоча ми також надрукували кілька для прототипу на виготовлених нами принтерах. Але ми вважали за краще не робити цього, оскільки жодна машина не є ідеальною, кожен принтер має функції розміру та друку, є багато параметрів. Ми вважали за краще давати іншим людям друкувати їх на інших типах принтерів і справді намагатися демократизуватись, лише за умови, що ми повинні досягти певних однакових розмірних параметрів. Але для сертифікації ми повинні подбати про збірку та переконатися, що всі деталі відповідають.
Кінцева собівартість продукції неодноразово змінювалася. Найдорожчими деталями були кисневі датчики. Один кисневий датчик коштує стільки, скільки два таких вентилятора, таблетки - це вартість, але їх все одно можна подарувати. На даний момент ми складаємо трохи більше 1000 євро.
Ми маємо приблизно таку ж ціну, як добре встановлений апарат вентиляції був на ринку до кризи, але вентилятор, підключений до кисню та стисненого повітря лікарні. Незалежний фанат перевищує 6 000 - 7 000 євро.
Ми несміливо почали робити документацію для сертифікації MAPN, нам все одно доведеться надіслати лист про наміри, технічні характеристики, технічну документацію на пристрій, після чого відбулася презентація в Бухаресті, після чого ми їдемо до технічної медичної комісії в Брашові, а потім в Муреш для тестів на Люди. Тим часом ми також поговорили з дослідницьким центром у Тімішоарі, і вони запропонували провести тести на свинях з самого початку, і, якщо потрібно, ми також проведемо ці тести. Тим часом я випробував себе, намагаючись зрозуміти своє дихання якомога більше.
Ви зможете масово виробляти і скільки часу потрібно для виготовлення пристроїв?
Калін: Якщо у нас є всі шматки на столі, на монтаж йде близько 45 хвилин. Якщо у нас є добровольці, я не думаю, що це проблема зібрати 20-30 приладів на день, протестувати їх і відправити до лікарень, але ми все ще сподіваємось, що цього не буде, що ми не допоможемо, якщо це буде потрібно, і що система Наша лікарня також зіткнеться з другою хвилею.
На якому етапі подібні проекти зовні?
Калін В Італії один із проектів успішно пройшов сертифікацію, також в Іспанії - проект, також заснований на Abu Bag, а в Ізраїлі - також усі сертифікації та пройшов тести на людях. У Європі є щонайменше 3 проекти, які я особисто знаю, і я співпрацював із тамтешніми командами та обмінювався досвідом.