Príbeh fanúšikov podpory dýchania z dielov vytlačených na 3D tlačiarni - projekt
V marci, keď sa očakávala veľká kríza v rumunskom zdravotnom systéme, a ceny základných zdravotníckych prístrojov, ako sú napríklad ventilátory na podporu dýchania, enormne vzrástli zo dňa na deň, prišli niektorí obyvatelia Temešváru s myšlienkou vyrábať tieto ventilátory z 3D tlačených častí. . Hovoril som s dvoma z iniciátorov projektu, aby som zistil, ako dlho by mal byť ventilátor pripravený, koľko stál a aký bol každý krok, v prípade nevyhnutných neúspechov, k jeho realizácii.
Radu Ticiu, mentor a podporovateľ startupového ekosystému IT v Temešvári, a Călin Brandabur, zakladateľ startupu Symme3D, spoločnosť vyrábajúca 3D tlačiarne, pre StartupCafe povedali, ako sa objavila myšlienka spustenia Ventila ™ - projektu zameraného na výrobu prvého Rumunský ventilátor na podporu dýchania a s čo najväčším počtom 3D tlačených častí.
Z rozhovoru:
Radu Ticiu: V zásade si myslím, že v prostredí vysokého napätia a vzhľadom na to, že išlo o zvrátené vnímanie reality, sme si predstavovali, že veci nás zasiahnu za týždeň alebo dva a bude ťažké ich zvládnuť. V zásade sme v Temešvári urobili niečo, čo sa vo svete stalo všeobecne, stránky výrobcov, ľudí zapálených pre technológie, spustili sme výzvu, povedal som, skúsme lokálne vyvinúť na čo najväčšom množstve verzie podporných zariadení respirátor, využívajúci zdroje v čo najkratšom čase. Som sprostredkovateľom aktivít v technologickom podnikateľskom systéme, ale nemohol som v tomto ohľade urobiť veľa osobne, ale čo som mohol urobiť, bolo vyzvať obyvateľov miestneho ekosystému. A skoro všetko začalo podielom našich na globálnej stránke, na ktorú svet reagoval rýchlo a prekvapivo sa rozhodol, že bude súčasťou miestnej snahy o rozvoj fanúšikov.
Hackadayova výzva bola pokusom o demokratizáciu výroby ventilačných systémov. Pozerali sme sa na veci z najtemnejšej perspektívy, ak sa dostaneme ku kritickému bodu, najskôr sme si mysleli, že ak by Taliani mali problémy, ktoré mali, boli by sme zmätení.
Călin Brandabur: A začali sme z premisy, ok, pozrime sa najskôr, čo to znamená kúpiť tieto zariadenia. Rozhovory sme začali v utorok popoludní, našli sme na stránke verejného obstarávania v Ázii, fanúšik venovaný na trhu bol zhruba 1 500 - 2 000 eur, ktoré boli spojené s kyslíkovým systémom nemocníc, v stredu ráno cena za rovnaký produkt bol asi 3 700 eur, vo štvrtok ráno to bolo 8 000 a nasledujúci týždeň som dostal ponuku od miestneho distribútora za 21 000 eur. Takže za menej ako týždeň ceny vzrástli viac ako sedemnásobne.
Tak som si povedal, že by asi bolo zaujímavé zistiť, či si nemôžeme sami vyvinúť zariadenie. Samozrejme, počnúc výzvou Hackaday, Radu automaticky zmobilizoval svoj tím a vytvorili sme celý zoznam majiteľov 3D tlačiarní, aby sme zistili, aké technológie v krajine máme, na ktoré sa môžeme spoľahnúť.
Spočiatku sme si mysleli, že celý projekt bude 3D tlačený, aby sme mohli veľmi rýchlo zväčšiť mierku. Každý vie, že technológia 3D tlače nie je najrýchlejšia, ale ak by sme sa rozšírili na pár stovák, mali sme 450 ľudí s viac ako 700 tlačiarňami, ktoré sme mali k dispozícii, mohli sme dostať produkt von - ako som si vtedy myslel, celkom rýchlo. A začali sme iterovať.
Celá táto myšlienka si prakticky začala myslieť, že nič nemáme, nevychádzame z predstavy, že by sme v nemocniciach mali stlačený vzduch a kyslík, že nemáme možnosť certifikovať tento kritický zdravotnícky prístroj. Alebo certifikačné postupy od začiatku predpokladali, že potrebujeme 2 roky, toľko času je potrebné na testovanie týchto systémov na ľuďoch, na zvieratách, kým sa nedostanú k ventilácii chorého pacienta.
Potom som povedal, že je zrejmé, že nebudeme vyrábať zdravotnícku pomôcku, ale budeme používať zdravotnícku pomôcku, teda túto Taška Ambu (pozri video), čo je zdravotnícka pomôcka, nie niečo, čo by sme mali improvizovať. Nakúpil som z trhu a mal som tiež pomoc od Červeného kríža a nemocníc s príjmom ďalších druhov týchto zariadení, pretože aj napriek tomu začali špekulovať. Prvýkrát, keď som skontroloval cenu kompletnej sady, bolo 60 lei, za týždeň to bolo 280 lei, niečo smiešne.
Tento zdravotnícky prístroj je ovládaný ručne, nerobí nič iné ako pumpovanie vzduchu. Je ale potrebné, aby sestra alebo lekár mali skúsenosti, aby presne cítili, ako vstupuje vzduch, koľko vzduchu vstupuje do pľúc, aká je inhalácia a dýchacia časť. Potom som povedal, že existuje šanca dostať sa k pacientovi prostredníctvom asistenta ventilácie, to znamená, že to nemusíte robiť manuálne, povedal som, aby som videl, ako to môžeme automatizovať.
Vzal som do úvahy aj neblahé skúsenosti, ktoré som mal s niekým z rodiny, ktorý zomrel a pre ktorého sa lekár potil 45 minút a snažil sa to manuálne vyvetrať takýmto prístrojom. A potom som si myslel, že v pandémii budú nemocnice, pretože nemáme veľa fanúšikov, vtedy sa kolovalo, že v celej krajine máme iba 200 fanúšikov. Bolo zrejmé, že ak by sme prekročili maximálnu hranicu našich nemocníc, je pravdepodobné, že by sme v tejto situácii skončili (manuálne vetrali pacientov) alebo ich nechali zomrieť. Pochybujem však, že by sa to stalo, ale mohli by sme skončiť tak, že to ľudia budú robiť (ručné vetranie) nekontrolovaným spôsobom. A v prípade modelu COVID-19 je tlak a rýchlosť mimoriadne. Museli sme sa naučiť a prečítať veľa odbornej literatúry, aby sme sa mohli porozprávať s mnohými lekármi, aby sme sa pýtali a prijímali názory mnohých lekárov. Niekedy si tieto názory protirečili, niektorí tvrdili, že hovoríme o 35 cm stĺpci vody, iní tvrdili, že je to až 100 cm, čo je na dlho absurdné, ale tak sa to pýtalo.
Potom sme pokračovali vo vývoji tohto prvého zariadenia, ktoré sme veľmi rýchlo zneplatnili, motory boli poddimenzované.
Čo som urobil? V podstate som vzal Abu Bag a utiahol ho a chcel som skontrolovať, aká sila je potrebná na úplné dotiahnutie a načerpanie tejto Abu Bag. Sila 1,5 kilogramu vyšla, ale nebrali sme do úvahy tehotenstvo, tj 1,5 gk bez tehotenstva, tj pacient je veľmi zdravý a pľúca sú veľmi elastické, ale keď ho pripútame k umelým pľúcam, tento prístroj ešte sa vyrovnával mechanicky. Museli sme brať do úvahy aj to, že sme nemali k dispozícii veľa zdrojov, v podstate hovoríme o základnej doske z jednej z našich 3D tlačiarní, ktorú sme našli v praktickom sklade. Bolo zrejmé, že keď sa bude rozvíjať kríza fanúšikov, bude existovať kríza dodávateľského reťazca, ktorá nám neumožní kúpiť všetky komponenty, ktoré sme potrebovali. A až teraz sa veci v tomto ohľade začínajú stabilizovať, aby bolo možné kúpiť si kvalitnejšie alebo konkrétnejšie komponenty.
Prvá možnosť bola rýchlo zneplatnená, ale bola to mini verzia neskorších variantov. Použil som ho na získanie čo najviac skúseností, aby som pochopil, že je to dosť zložitý proces.
Prešli sme na druhú možnosť, ktorá zohľadnila aj spätnú väzbu od komunity, zhromaždilo sa okolo nás veľa ľudí so skúsenosťami z rôznych oblastí, ako je automobilový priemysel, elektronika, začali sme spolupracovať, diskutovať a debatovať po celej krajine.
V tretej verzii sme zmenili prehľady a pristúpili k trochu správnemu prehľadu. Mali sme dva motory, elektronická časť bola ďalej vyvíjaná s partnermi v automobilovom priemysle, ktorí tiež robili naše hodnotenie, ale ďalej sme pracovali vzhľadom na to, že nemáme prístup k mnohým dostupným zdrojom a berúc do úvahy, že všetky tieto veci majú boli vyrobené doma a jadro tímu tvorili traja ľudia, ktorí museli pracovať izolovane.
Ale dostali sme sa aj k verzii 5, finálnej verzii, overenej z mechanického hľadiska, tu máme nižšiu zložitosť, ale všetko je oveľa lepšie vypočítané, aj keď z mechanického hľadiska stále existujú malé chyby. Počet 3D tlačených častí sa znížil (v pomere k súčtu komponentu zariadenia), ale takýchto komponentov máme pomerne veľa.
Už teraz máme zariadenia, ktoré fungujú nepretržite dva týždne a nemali sme žiadne problémy, dokonca ani s ozubenými kolesami (vyrobené tlačiarňou), ktoré sa zohrievali a niektoré kolesá sa topili, ale materiály, z ktorých sú vyrobené, sme nahradili oveľa pevnejšími.
Toto je finálna verzia samotného ventilačného zariadenia, ale potom sme prešli k podrobnejším špecifikáciám. Napríklad vo Veľkej Británii, kde začali podrobne popisovať stojan, pretože hovoríme o schopnostiach tohto ventilačného robota, vetrať tak intubovaných pacientov v bezvedomí, ako aj pacientov, ktorí nie sú v bezvedomí, ale používajú maska, najčastejšie potápačská maska, ktorá sa pripája k ventilátoru a robí ventiláciu neinvazívnou a pacient sa môže pohybovať. To si vyžiadalo vytvorenie kočíka, stojana, ktorý by pacientovi umožňoval pohyb so zariadením. Začali sme pridávať UPS, ktoré odoberáme z trhu, aby sme nerobili časť napájania, ktorá sa robí na 220, a tu by sme mali opäť problémy s certifikáciou a čas bol krátky.
Má ovládací displej, komerčný tablet, ktorý som dostal od rumunského predajcu, ktorého úlohou je monitorovať a konfigurovať, všetky parametre tlaku a rytmu sú zobrazené a monitorované na tablete, a lekárov, ktorí môžu pripojiť na diaľku k týmto tabletom. Teraz sme pri poslednej časti, kde sa pokúšame dokončiť posledné podrobnosti o softvérovej časti. Bohužiaľ, včera som zneplatnil procesor, ktorý som používal. Hovoril som vám, že používame sadu senzorov tlaku a prietoku, a tu sú občas situácie, ktoré odchyľujú sínusoidu, ktorú generujeme pre pohyb motorov, a motory sú trhané. Ale sme pri modeli, ktorý prešiel všetkými internými testami, spoľahlivosť je veľmi dobrá a jediné problémy, ktoré sa ešte môžu vyskytnúť, sú mechanické, žiadny softvér.
Prvý projekt sme zahájili 20. marca o 7 ráno.
Radu Ticiu: Okrem nadšenia tímu, ktorý pracoval na tomto projekte, sme museli riešiť aj diskusie, kontroverzie alebo dokonca spory, a je pochopiteľné, keď hovoríme o desiatkach zapojených ľudí. Pozoruhodné na tom je, že z tohto projektu sa nám pravdepodobne vďaka inflácii zapojenia podarilo odvodiť ďalšie tímy, ktoré pracovali na výrobe slúchadiel s pozitívnym tlakom, ďalší tím pracoval na 3D tlačenej maske s opakovane použiteľnými komponentmi, ľudia, ktorí pokúsili sa vyvinúť najrôznejšie veci, ktoré sa v tom čase javili ako mimoriadne potrebné. Bola to súčasť tejto miestnej koalície, ktorá napríklad tlačila mnoho tisíc štítov.
Ďalší tím, ktorý sa po usadení v oblasti zdravotníctva ujal vzdelávacej úlohy - projekt EducateMe, ktorého cieľom je zhromaždiť vybavenie použité na preúčtovanie a distribuovať ho deťom, ktoré nemali prístup k vzdelaniu. online kvôli nedostatku hardvéru. V zásade sa zrodil rozmanitý ekosystém, ktorý sa snaží hľadať riešenia pre spoločnosť, pokiaľ ide o problémy spôsobené touto krízou COVID.
Bolo však potrebné udržiavať svet racionálny, aby nezačal tlačiť komponenty druhého týždňa bez toho, aby to bolo nevyhnutné. Bolo veľa tých, ktorí chceli začať tlačiť 30. marca. Bolo zaujímavé, ako sme vybudovali časť zapojenia v oblasti obstarávania. Ľudia skenovali internet, aby našli komponenty, ktoré požadovali inžinieri. Podarilo sa nám nejako prekonať čudné obdobia, napríklad katolícku Veľkú noc, keď nám poskytovatelia služieb elektronickej tabule povedali, že nepracujú 4 dni. Stále to však bude krásne dobrodružstvo, ale veci sa upokojili a sú viac pod kontrolou.
Čo ešte musíte urobiť?
Călin Brandabur: Musíme ešte dokončiť softvér, overiť procesor, overiť základnú dosku, overiť mechaniku, senzory - tu sme sa pokúsili improvizovať, pretože sme na trhu nenašli senzory prietoku alebo ak by sme ich našli, dosiahli by sme 40 dní, takže mám zásobu turbín, spirometrov, ktoré merajú vypršaný prietok. Snažili sme sa nájsť spôsob, ako ich čítať, aby sme mohli merať prietok. Improvizovali sme, vo veľmi krátkom čase sme sa snažili hľadať riešenia, snažili sme sa korelovať údaje, ktoré získame z tejto turbíny, s údajmi didaktického ventilátora z Mestskej nemocnice. Tlakové snímače tiež nie sú správnymi snímačmi tlaku, pretože sú barometrické. Stále tu máme chyby, ktoré môžeme kompenzovať softvérom. Teraz sa však situácia vo svete vracia k normálu a môžeme prejsť k skutočným senzorom, ktoré sú vyrobené špeciálne pre lekársky svet a kde nie je potrebné nič meniť, robiť korelácie alebo softvérové kompenzácie.
Stále musíme integrovať kyslíkové fľaše, pretože sme vychádzali z predpokladu, že aj keď v nemocniciach máme stlačený vzduch a kyslík, zariadenie to nezvládne, ak je k systému kyslíka a stlačeného vzduchu pripojený veľký počet pacientov. Preto sme išli za myšlienkou byť nezávislí, týchto fanúšikov je tiež možné vziať do stanu, ako sú napríklad stany v Bukurešti, kde neviem, či boli nakreslené vedenia kyslíka a stlačeného vzduchu.
Valce sú objednávané z Nemecka a máme miestnych dodávateľov kyslíka, ktorí ich tu plnia. Nekontrolujeme prietok kyslíka, je to schválená zdravotnícka pomôcka, pretože tu existuje vysoké riziko výbuchu. Bál som sa vyrobiť systém riadenia prietoku, a tak nerobíme nič iné, len sledujeme dodané množstvo kyslíka pacientovi. „Toto pozorovanie sa vykonáva pomocou senzora, ktorý je pre nás veľmi ťažký, medicínskeho kyslíkového senzora, najmä pre lekárske prístroje a ventilátory, ktorý integrujeme a pripájame k našej časti softvéru. Lekárovi to oznámime takto: teraz dodávate koncentráciu kyslíka X, ak chcete viac, otočte regulátor do inej polohy. Lekári sú na takéto systémy zvyknutí. A vypočítame v reálnom čase hladinu dodaného kyslíka a môžeme zistiť, či máte dané parametre alebo nie.
Snažili sme sa držať čo najďalej od kritických zariadení, čo by spôsobilo obrovské riziko, pretože s takým niečím nemáme skúsenosti.
Koľko dosahujú výrobné náklady na takéto zariadenie?
Călin Brandabur: Tu je oveľa širšia diskusia. Aj po strane farby existujú určité štandardy, musí to byť farba strieborných iónov, mal som minimálne skúsenosti s výrobou biotlačiarní, ale spočiatku som si povedal, že sa to snažím urobiť čo najlacnejšie, kvalitne, ale dobre dostupné . A preto sme sa rozhodli pre 3D tlačené komponenty od ľudí v našej skupine. Radšej sme netlačili, aj keď sme niekoľko vytlačili aj pre prototyp, na tlačiarňach, ktoré sme vyrobili. Ale radšej sme to nerobili, pretože žiadny stroj nie je dokonalý, každá tlačiareň má funkcie pre veľkosť a tlač, existuje veľa parametrov. Dali sme prednosť tomu, aby sme iným dali tlačiť na iné typy tlačiarní a skutočne sa pokúsili demokratizovať, len so špecifikáciou, že musíme dosiahnuť určité jednotné rozmerové parametre. Ale kvôli certifikácii sa musíme postarať o montáž a uistiť sa, že všetky diely vyhovujú.
Konečné výrobné náklady sa mnohokrát zmenili. Najdrahšou časťou boli kyslíkové senzory. Jeden snímač kyslíka stojí toľko ako dva takéto ventilátory, tablety sú síce cenou, ale aj tak môžu byť darované. Momentálne sme niečo cez 1 000 eur.
Sme približne za rovnakú cenu, akú mal pred krízou na trhu dobre zavedený ventilátor, ktorý je však pripojený na kyslík a stlačený vzduch v nemocnici. Nezávislý fanúšik presahuje 6 000 - 7 000 eur.
Nesmelo sme začali robiť dokumentáciu pre certifikáciu MAPN, musíme ešte poslať zámerný list, špecifikácie, technickú dokumentáciu prístroja, nasledovať bude prezentácia v Bukurešti, po ktorej ideme na technickú lekársku komisiu do Brasova ľudí. Medzitým sme sa rozprávali aj s výskumným centrom v Temešvári, ktoré nám ponúklo, že urobíme testy na ošípaných od začiatku, a ak to bude potrebné, urobíme aj tieto testy. Medzitým som si urobil testy na sebe a snažil som sa čo najviac pochopiť moje dýchanie.
Budete môcť hromadne vyrábať a ako dlho to bude trvať, kým sa prístroje vyrobia?
Calin: Ak máme všetky kúsky na stole, montáž trvá asi 45 minút. Ak máme dobrovoľníkov, nemyslím si, že je problém zhromaždiť 20 - 30 prístrojov denne, vyskúšať ich a odoslať do nemocníc, ale stále dúfame, že to tak nebude, že v prípade potreby nepomôžeme a že systém Naša nemocnica bude čeliť aj druhej vlne.
V akom štádiu sú podobné projekty zvonka?
Călin V Taliansku jeden z projektov úspešne prešiel certifikáciou, v Španielsku tiež projekt založený na Abu Bag a v Izraeli tiež prešiel všetkými certifikáciami a zložil testy na ľuďoch. V Európe sú minimálne 3 projekty, ktoré osobne poznám, spolupracoval som s tamojšími tímami a vymieňal som si skúsenosti.