Историята на феновете за дихателна поддръжка от части, отпечатани на 3D принтер - проект
През март, когато се очакваше голяма криза в румънската здравна система и цените на основните медицински изделия, като вентилатори за дихателна поддръжка, се увеличиха неимоверно през нощта, някои жители на Тимишоара излязоха с идеята да произвеждат такива фенове от 3D отпечатани части. . Разговарях с двама от инициаторите на проекта, за да видя колко дълго вентилаторът трябва да е готов, колко струва и каква е всяка стъпка, с неизбежните провали, при реализирането му.
Раду Тициу, наставник и поддръжник на ИТ стартиращата екосистема в Тимишоара, и Калин Брандабур, основател на стартиращия Symme3D, компания, която произвежда 3D принтери, разказаха на StartupCafe как идеята за стартиране на Ventila ™ - проектът за производство на първата Румънски вентилатор за поддържане на дишането и с възможно най-много части с 3D печат.
От интервюто:
Раду Тичиу: По принцип мисля, че в климата на високо напрежение и като се има предвид, че това беше извратено възприемане на реалността, си представяхме, че нещата ще ни ударят след седмица или две и ще бъдат трудни за управление. По принцип направихме в Тимишоара нещо, което се случи като цяло в света, сайт на производители, хора, запалени по технологиите, стартирахме предизвикателство, казах нека се опитаме да развиваме локално на колкото се може повече места, версии на оборудване за поддръжка респиратор, използвайки наличните ресурси в най-кратки срокове. Аз съм фасилитатор на дейности в технологичната предприемаческа система, но не можах да направя много лично в това отношение, но това, което можех да направя, беше да предизвикам хората в местната екосистема. И почти всичко започна с дял от нашите на глобален сайт, на който светът отговори бързо и изненадващо решен да бъде част от местните усилия за създаване на фен.
Призивът на Хакадей беше опит за демократизиране на производството на вентилационни системи. Погледнахме на нещата от най-мрачната перспектива, ако стигнем до критична точка, първоначално си помислихме, че ако италианците имат проблемите, които имат, ще се объркаме.
Калин Брандабур: И започнахме от предпоставката, добре, нека видим преди всичко какво означава да купуваме тези устройства. Започнахме разговорите във вторник следобед, открихме на сайт за обществени поръчки в Азия, отдаден на пазара фен е около 1500 - 2000 евро, който е свързан с кислородната система на болниците, в сряда сутринта цената за същия продуктът беше около 3700 евро, в четвъртък сутринта беше 8000, а на следващата седмица получих предложение от местен дистрибутор за 21 000 евро. Така за по-малко от седмица цените са се повишили повече от седем пъти.
Затова казах, че може би би било интересно да видим дали не можем сами да разработим устройство. Разбира се, започвайки от обаждането на Хакадей, Раду автоматично мобилизира екипа си и ние направихме цял списък от собственици на 3D принтери, за да видим каква технология имаме в страната, на която можем да разчитаме.
Първоначално си мислехме, че целият проект ще бъде 3D отпечатан, за да можем да мащабираме много бързо. Всички знаят, че технологията за 3D печат не е най-бързата, но ако се мащабираме до няколкостотин, имахме 450 души с над 700 принтера, колкото разполагахме, можехме да извадим продукт - както си мислех по това време бързо. И започнахме да повтаряме.
На практика цялата идея започна да мисли, че нямаме нищо, не изхождаме от идеята, че бихме имали сгъстен въздух и кислород в болниците, че нямаме възможност да сертифицираме това критично медицинско изделие. Или процедурите за сертифициране от самото начало предполагаха, че ни трябват 2 години, толкова много, че тези системи трябва да бъдат тествани върху хора, върху животни, докато успеят да проветрят болен пациент.
Тогава казах, че е очевидно, че няма да правим медицинско изделие, а ще използваме медицинско изделие, тоест това Чанта Ambu (виж видео), което е медицинско изделие, а не нещо, което трябва да импровизираме. Купувах от пазара, а също така имах помощ от Червения кръст и болниците, за да получа повече видове тези устройства, защото дори за това те започнаха да спекулират. Първият път, когато проверих цената на пълен комплект, беше 60 леи, след седмица 280 леи, нещо нелепо.
Това медицинско изделие се управлява ръчно и не изпомпва въздух. Но е необходимо сестрата или лекарят да имат опит, да усетят как точно влиза въздухът, колко въздух навлиза в белите дробове, какви са вдишването и дихателната част. Тогава казах, че има шансове да стигна до пациента чрез вентилационен асистент, тоест да не се налага да правя това ръчно, казах да видя как можем да автоматизираме това.
Взех предвид и нещастното преживяване, което преживях с някой от семейството, който умря и за когото лекарят се изпоти 45 минути, опитвайки се да го проветри ръчно с подобно устройство. И тогава си помислих, че в пандемията ще има болници, тъй като нямаме много фенове, тогава се разпространи, че имаме само 200 фенове в цялата страна. Очевидно беше, че ако преминем максималния лимит на нашите болници, има шанс да се окажем в тази ситуация (да проветрим пациентите ръчно) или да ги оставим да умрат. Съмнявам се обаче, че това би се случило, но бихме могли да стигнем до хора, които правят това (ръчна вентилация) по неконтролиран начин. А в случая на COVID-19 налягането и темпото са извънредни. Трябваше да научим и прочетем много литература, за да разговаряме с много лекари, за да питаме и да получаваме мнения от много лекари. Понякога тези мнения бяха противоречиви, някои казваха, че говорим за 35 см водна колона, други твърдяха, че тя е до 100 см, което е абсурдно дълго време, но така беше поискано.
След това продължихме да разработваме това първо устройство, което обезсилихме много бързо, двигателите бяха маломерни.
Какво съм направил? По принцип взех чантата Abu и я затегнах и исках да проверя каква сила е необходима за пълното затягане и изпомпване на тази чанта Abu. Излезе сила от 1,5 килограма, но ние не взехме предвид бременността, т.е. 1,5 gk без бременност, т.е. пациентът е много здрав и белият дроб е много еластичен, но когато го обвържем с изкуствен бял дроб, това устройство не той все още се справяше механично. Трябваше да вземем предвид и факта, че нямахме много налични ресурси, основно говорим за дънна платка от един от нашите 3D принтери, която открихме в практичния склад. Очевидно беше, че тъй като кризата с феновете се формира, ще има криза на веригата за доставки, която няма да ни позволи да закупим всички необходими компоненти. И едва сега нещата започват да се стабилизират в това отношение, за да могат да се купуват по-качествени или по-специфични компоненти.
Първият вариант беше бързо обезсилен, но това беше мини версията на по-късните варианти. Използвах го, за да натрупам колкото се може повече опит, за да разбера, че това е доста сложен процес.
Преминахме към втория вариант, който също взе предвид отзивите от общността, около нас се събраха много хора с опит в различни области, като автомобилостроене, електроника, започнахме да имаме сътрудничество, дискусии и дебати в цялата страна.
В третата версия променихме отчетите и се приближихме до малко коректен доклад. Имахме два двигателя, електронната част беше допълнително разработена с партньори в автомобилната индустрия, които също направиха нашата оценка, но работихме допълнително, като се има предвид, че нямаме достъп до много налични ресурси и като се има предвид, че всички тези неща имат са направени у дома, а ядрото на екипа се състои от трима души, които трябва да работят изолирано.
Но стигнахме и до версия 5, окончателната версия, валидирана от механична гледна точка, тук имаме по-ниска сложност, но всичко е много по-добре изчислено, дори да има малки дефекти от механична гледна точка. 3D отпечатаните части са намалели (пропорционално на общия компонент на устройството), но имаме доста такива компоненти.
Вече имаме устройства, които работят непрекъснато в продължение на две седмици и не сме имали проблеми, дори с колелата на зъбните колела (произведени от принтера), които се загряват и някои от колелата се топят, но сме заменили материалите, от които са направени, с много по-здрави.
Това е окончателната версия на самия вентилатор, но след това преминахме към по-подробни спецификации. Например във Великобритания, където започнаха да детайлизират щанд, тъй като говорим за възможностите на този вентилационен робот, за проветряване както на интубирани пациенти, които са в безсъзнание, така и на пациенти, които не са в безсъзнание, но използват маска, най-често водолазна маска, която се свързва с вентилатора и прави вентилацията неинвазивна и пациентът може да се движи. Това наложи създаването на количка, стойка, която да позволи на пациента да се движи с устройството. Започнахме да добавяме UPS, които вземаме от пазара, за да не изпълняваме частта от захранването, която се извършва на 220, и тук отново щяхме да имаме проблеми със сертифицирането и времето беше малко.
Той има контролен дисплей, търговски таблет, който получих от румънски търговец, чиято роля е да наблюдава и конфигурира, всички параметри на налягането и ритъма се показват и наблюдават на таблета, както и лекари, които могат свържете се дистанционно с тези таблети. Сега сме във финалната част, където се опитваме да финализираме последните подробности за софтуерната част. За съжаление вчера обезсилих процесора, който използвах. Казвах ви, че използваме набор от сензори за налягане и дебит и ето няколко случая, които отклоняват синусоидата, която генерираме за движението на двигателите и двигателите въртят рязко. Но ние сме при модела, който е преминал всички вътрешни тестове, надеждността е много добра и единствените проблеми, които все още могат да възникнат, са механичните, без софтуер.
Започнахме първия проект на 20 март, в 7 сутринта.
Раду Тичиу: Освен ентусиазма на екипа, работил по този проект, трябваше да се справим с дискусии, противоречия и дори спорове и е разбираемо, когато говорим за десетки замесени хора. Зрелищната част е, че от този проект, вероятно поради инфлация на участието, успяхме да извлечем други екипи, които са работили върху изработването на слушалки с положителен натиск, друг екип е работил върху 3D отпечатана маска с компоненти за многократна употреба, хора, които те се опитваха да разработят всякакви неща, които изглеждаха изключително необходими по това време. Това беше част от тази местна коалиция, която отпечата много хиляди козирки например.
Друг екип, който след като се установи в областта на здравеопазването, пое образователна роля - проектът EducateMe, който има за цел да събере оборудването, използвано за повторно фактуриране и да го разпространи на деца, които нямат достъп до образование. онлайн поради липса на хардуер. По принцип се е родила разнообразна екосистема, която се опитва да разработи решения за обществото на проблемите, породени от тази криза на COVID.
Необходимо е обаче светът да бъде рационален, за да не започне да отпечатва съставни части на втората седмица, без да е необходимо да бъде пределно ясен. Имаше много желаещи да започнат да печатат на 30 март. Беше интересно как изградихме част от участието в областта на обществените поръчки. Имаше хора, които сканираха интернет, за да намерят компоненти, необходими на инженерите. Успяхме по някакъв начин да преминем през странните периоди, например католическия Великден, когато доставчиците на електронни бордови услуги ни казаха, че не работят 4 дни. Но продължава да бъде красиво приключение, но нещата са се успокоили и са по-под контрол.
Какво друго трябва да направите?
Калин Брандабур: Все още трябва да завършим софтуера, да потвърдим процесора, дънната платка е потвърдена, механиката е потвърдена, сензорите - тук се опитахме да импровизираме, защото не можахме да намерим сензори за потока на пазара или ако ги намерихме, щяхме да достигнем 40 дни, така че имам запас от турбини, спирометри, които измерват изтеклия поток. Опитахме се да намерим начин да ги прочетем, за да можем да измерим потока. Импровизирахме, опитахме се да намерим решения за много кратко време, опитвайки се да съпоставим данните, които получаваме от тази турбина, с данните на дидактичен вентилатор от Общинската болница. Датчиците за налягане също не са правилни сензори за налягане, защото са барометрични и тук все още имаме грешки, които можем да компенсираме за софтуера. Но сега нещата се нормализират в света и можем да преминем към истински сензори, които са направени специално за медицинския свят и където няма нужда да се променя нещо, да се правят корелации или софтуерни компенсации.
Все още трябва да интегрираме кислородните бутилки, защото тръгнахме от предпоставката, че въпреки че имаме сгъстен въздух и кислород в болниците, съоръжението няма да се справи, ако има голям брой пациенти, свързани към системата за кислород и сгъстен въздух. Ето защо се придържахме към идеята да бъдем независими, тези фенове могат да бъдат заведени и на палатка, като палатките в Букурещ, където не знам дали са изтеглени линии за кислород и сгъстен въздух.
Цилиндрите се поръчват от Германия, а ние имаме местни доставчици на кислород, които да ги пълнят тук. Ние не контролираме потока на кислород, това е одобрено медицинско изделие, защото тук има голям риск от експлозия.Бях се страхувал да направя система за контрол на потока и затова не правим нищо, освен да наблюдаваме количеството кислород, доставено на пациента., и това наблюдение е направено със сензор, който сме намерили за много труден, медицински кислороден сензор, особено за медицински устройства и вентилатори, който интегрираме и свързваме към нашата част от софтуера, следвайки да кажем на лекаря: сега доставяте концентрацията на кислород X, ако искате повече, завъртете регулатора в друго положение. Лекарите са свикнали с такива системи. И ние изчисляваме в реално време нивото на доставен кислород и можем да разберем дали сте в параметрите или не.
Опитахме се да стоим възможно най-далеч от критични устройства, което би създало огромен риск, тъй като нямаме опит в подобно нещо.
Колко достига производствената цена на такова устройство?
Калин Брандабур: Ето една много по-широка дискусия. Дори от страна на боята има определени стандарти, това трябва да е боя със сребърен йон, имах минимален опит в производството на биопринтери, но първоначално казах да се опитам да го направя възможно най-евтино, да бъде добре направено, но достъпно . И затова избрахме 3D отпечатани компоненти от хората в нашата група. Предпочитахме да не печатаме, въпреки че отпечатахме и няколко за прототипа, върху принтерите, които направихме. Но ние предпочетохме да не правим това, защото никоя машина не е перфектна, всеки принтер има функции за оразмеряване и печат, има много параметри. Предпочитахме да дадем на други хора да ги отпечатват с други видове принтери и наистина да се опитаме да се демократизираме, само със спецификацията, че трябва да достигнем определени еднородни параметри на размерите. Но за сертифициране трябва да се погрижим за сглобяването и да се уверим, че всички части са в съответствие.
Крайните производствени разходи се променят многократно. Най-скъпите части бяха кислородните сензори. Един кислороден сензор струва колкото два такива вентилатора, таблетите струват, но все пак може да бъдат дарени. В момента сме малко над 1000 евро.
Ние сме на приблизително същата цена, че добре установеният вентилатор беше на пазара преди кризата, но вентилатор, свързан с кислорода и сгъстения въздух на болницата. Независимият фен надвишава 6000 - 7000 евро.
Ние плахо започнахме да правим документацията за MAPN сертификацията, все още трябва да изпратим писмо за намерение, спецификациите, техническата документация на устройството, последвано от презентация в Букурещ, след което отиваме в техническа медицинска комисия в Брашов, а след това в Муреш за тестове на хора. Междувременно разговаряхме и с изследователски център в Тимишоара и те предложиха да направим тестове върху прасета от самото начало и ако е необходимо, ще направим и тези тестове. Междувременно направих тестовете върху себе си, опитвайки се да разбера дишането си възможно най-много.
Ще можете да произвеждате масово и колко време ще отнеме изработката на устройствата?
Калин: Ако имаме всички парчета на масата, сглобяването отнема около 45 минути. Ако имаме доброволци, не мисля, че е проблем да сглобим 20-30 устройства на ден, да ги тестваме и изпратим в болници, но все пак се надяваме, че това няма да е така, че няма да помогнем при нужда и че системата Нашата болница също ще се изправи пред втората вълна.
На какъв етап са подобни проекти отвън?
Калин В Италия един от проектите успешно премина сертификацията, също в Испания, проект също базиран на Abu Bag, а в Израел също премина всички сертификати и премина тестовете върху хора. В Европа има поне 3 проекта, които познавам лично и си сътрудничих с екипите там и обменях опит.