OsciBreath

Ein Lebensretter.
By Oliver Krüger 4 Monaten ago

Photo by Pavel Lozovikov on Unsplash

Im Nachgang an den Hackathon #WirVsVirus der von der Deutschen Bundesregierung initiiert wurde verspürte das Team von FDX den unstillbaren Drang auch zu helfen. Durch Zufall stießen wir auf einen Artikel bei Heise (Link), der Helfer bei der Konstruktion eines einfachen DIY-Beatmungsgerätes suchte. Ziel des Projektes ist es mit einfachen und überall verfügbaren Mitteln ein Beatmungsgerät zu konstruieren, dass so überall nachgebaut werden kann. So soll dieses im Fall der Fälle Engpässe ausgleichen und hoffentlich Leben retten.

Wir setzen uns mit dem DIY Beatmungsgerät Projekt in Verbindung und es stellte sich heraus, dass das Projekt einen günstigen und präzisen Volumenstromsensor benötigt, der detektieren kann wieviel Luft dem Patienten zugeführt und auch wieder abgeführt wird. Mehrere Ansätze wurden (und werden noch verfolgt) und FDX entschied das Projekt zu unterstützen. Der Volumenstromsensor sollte durch eine eigene Düse realisiert werden. Die genaue Funktionsweise ist weiter unten detailliert beschrieben. Aufgrund unserer komplexeren Geometrie – die aus zwei Düsen bestehet, da der Volumenstrom in Hin- und Rückrichtung erfasst werden muss – entschieden wir uns für eine Umsetzung durch ein 3D Druckverfahren. Daher hatten wir schon frühzeitig mit der Firma Cubicure aufgenommen, die sich als Hersteller und 3D-Drucksystemen und Materialen Experten für eine Kooperation geradezu prädestinierte. Wir hatten schon früher mit Cubicure zusammen Projekte realisiert und Cubicure war auch sofort Feuer und Flamme. Gemeinsam entschlossen wir dann die Ergebnisse der Allgemeinheit für nicht-kommerzielle Zwecke freizugeben, in der Hoffnung damit einen Beitrag leisten zu können. Wie wir später erfuhren gibt es noch weitere Projekte die sich ebenfalls mit Beatmungsgeräten beschäftigen, daher haben wir uns entschlossen unsere Ergebnisse auf GitHub allgemein zugänglich zu hosten. Weitere Informationen zu der gemeinsamen Zusammenarbeit finden sich auch in unserer Pressemitteilung.

Neben Cubicure hat sich auch das Fachgebiet für Experimentelle Strömungsmechanik (HFI) der TU Berlin angeboten zu helfen. Dabei wird das Fachgebiet eine dringend notwendige Kalibrationsmessung des Systems mit einem hochpräszisen Referenzsystem (Coriolis) vornehmen, sobald das Gelände wieder zugänglich ist.

Wir werden diese Seite und das Repository kontinuierlich aktualisieren.

tl;dr

Too long didn’t read ist die Abkürzung für Ungeduldige. Für die geht es hier direkt zum Repository:

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Aktueller Stand

  • 10.06.2020: Die Düse wurde von Cubicure gedruckt und von uns bereits getestet. Das akustische Verhalten sieht gut aus und die Düse funktioniert in beiden Richtungen. Die Elektronik ist mittlerweile auch vollständig und Einsatzbereit. Bevor mit der Programmierung fortgefahren werden kann, muss allerdings eine Kalibrationsmessung an der TU Berlin durchgeführt werden. Diese ist derzeit allerdings noch nicht zugänglich.

Funktionsweise.

Das OsciBreath System besticht durch eine einfache Funktionsweise. Durch die Betätigung des Atembeutels wird Luft durch den einen Eingang des OsciBreath Systems geschickt, welche durch die spezielle Strömungsgeometrie im Inneren zum Schwingen angeregt wird. Diese Schwingung wird weiter stromab durch ein Mikrofon gemessen und von einem einfachen Mikrokontroller ausgewertet. Dieser bestimmt die Frequenz der Schwingung, welche für jeden Durchfluss unterschiedlich ist. Atmet der Pateient aus, wird die zurückströmende Luft dank der Doppelstruktur in der Rückrichtung zum Schwingen angeregt und wiederum durch ein Mikrofon detektiert. So kann der Ein- und Ausatemvorgang gemssen werden und an die zentrale Steuereinheit übermittelt werden. Im nachfolgenden Video ist dies noch einmal anschaulich dargestellt

  • Luftstrom

    Um den Patienten mit Luft zu versorgen, wird ein Luftstrom durch zum Beispiel einen Atembeutel erzeugt.

  • Schwingung

    Dieser Luftstrom wird im Inneren des OsciBreath Systems zum Schwingen angeregt.

  • Sensor

    Die Schwingung wird durch ein Mikrofon aufgezeichnet.

  • Auswertung

    Ein einfacher Mikrokontroller berechnet aus der Frequenz den Durchfluss.

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