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【論文摘要】快速組裝開源呼吸器-以G-code軟體設計之架構

【論文摘要】Rapid assembly of open source ventilator-based on the architecture of G-code

摘要


背景目的:COVID-19導致呼吸器資源短缺之下,開源呼吸器(Open-Source Ventilator)項目大量發展,由創客(Maker)與呼吸治療師在成立OSMSTW(Open Source COVID19 Medical Supplies Taiwan)呼吸器開發社群設計甦醒球呼吸器,本專案以G-code為設計架構,G-code主要泛用於3D列印與電腦數值控制(Computer Numerical Control, CNC),另外硬體特色為夾具與齒輪以3D列印,以PVC管材為支架,可快速購買組裝,節省3D列印之時間,本研究將進行此設計架構的雛型品驗證。方法:主動力以57型步進馬達為動力,軟體以G-code撰寫MARLIN 2.0.X韌體(firmware)與PRINTRUN 2.0 PRONTERFACE軟體(software),流量感測器用3D列印Pitot tube設計,以BMP180作為壓差測量,壓力計同樣以BMP180進行測量,數值以每0.1秒取樣USB傳至PC/Raspberry pi,容積計算以Galileo呼吸器進行測量。結果:在馬達衝程(stroke)由32至82,輸出容積146mL 至670mL,R值為0.9978,流量感測流量皆大於300L/min,資料以0.1秒取樣運行狀態穩定無當機情形,3D列印時間約為45小時,以PVC管材為支架可有效減少13小時的印製時間。結論:雛型品在壓力感測及容積輸出穩定,但呼吸驅動(trigger)與流量感測上仍需改進,目前成品可進行資料上傳至電腦,未來可再設計呼吸器資訊上傳系統。

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