Test su ventilatore polmonare di emergenza per aiutare gli ospedali durante la crisi del coronavirus

Sisu, una società statunitense che si occupa di sistemi di automazione industriale, sta attualmente progettando e producendo un ventilatore a basso costo, Austin P51, per aiutare gli ospedali e i medici professionisti a fronteggiare l'attuale carenza mondiale. Dewesoft ha avuto l'opportunità di lavorare con SISU nella creazione di una linea di produzione per ventilatori ospedalieri di emergenza.

Per la maggior parte dei paesi occidentali, quando l'anno 2020 è iniziato, sembrava un tipico anno nuovo: l'economia era fiorente, le aziende erano concentrate su nuovi obiettivi di crescita, gli adulti stavano pianificando le ferie e i bambini sognavano le loro prossime vacanze estive. Non sapevamo ancora che la nostra generazione era sull'orlo di una crisi senza pari e che la società sarebbe cambiata per sempre.

I governi di tutto il mondo hanno annunciato blocchi senza precedenti con importanti conseguenze finanziarie e sociali nel tentativo di combattere contro ciò che non sarà mai dimenticato come COVID-19.

La crisi causata da questa pandemia ha colpito in modo diverso i nostri paesi, presentando però, fattori comuni che ne hanno contribuito, tra cui il traffico aeroportuale, il traffico navale, il turismo, le abitudini sociali, ecc. In tale situazione, a seguito di numerosi confronti volti alla ricerca di risposte ed elementi comuni tra i diversi paesi, è rapidamente emersa una carenza unanime e mondiale di attrezzature mediche fondamentali.

Una volta noto che il COVID-19 attacca in modo acuto il sistema respiratorio, il ventilatore polmonare è diventato, probabilmente, il dispositivo medico più cruciale per combattere e salvare vite umane durante questa crisi. A causa di questa carenza, i media, quasi come fosse un film dell'orrore, hanno pubblicamente annunciato eventuali limiti di età dei pazienti che avrebbero potuto ricevere cure mediante i ventilatori polomonari, lasciando la società alla ricerca disperata di risposte.

Proprio come durante i tempi di guerra i singoli paesi sono stati richiamati alla produzione di veicoli, armi e munizioni, durante questa pandemia è stato chiesto all'umanità di unirsi per combattere il COVID-19 attraverso la produzione in emergenza di attrezzature mediche e incrementando il settore di ricerca e sviluppo.

A Dewesoft è stata data la possibilità e, di ciò nè è fiera, di lavorare con SISU nella creazione di una linea di produzione di ventilatori di emergenza, chiamata ventilatore AUSTIN P51.

Sisu e il ventilatore Austin P51

La società Sisu, con sede ad Austin, in Texas, si occupa di progetti di automazione industriale. Lo sviluppo di macchine industriali e sistemi chiavi in mano viene effettuato per l'industria dei semiconduttori, della produzione alimentare, del petrolio e del gas, delle energie rinnovabili, dell'industria medicale e manifatturiera. L'azienda fornisce clienti negli Stati Uniti e in tutto il mondo ed è partner di Kuka Robotics System e di National Instruments.

AUSTIN P51 è progettato allo scopo di avere un prodotto semplice da utilizzare e facilmente comprensibile da tutto il personale sanitario. Sono stati prodotti due modelli di ventilatore, un modello a telaio aperto per ambienti più controllati e puliti come un ospedale, ed anche un modello per applicazioni mobili altamente portatile e robusto.

Maggiori informazioni su questo ventilatore sono riassunte qui:

Dewesoft USA ha ricevuto una chiamata venerdì 3 aprile 2020 durante la quarantena emessa dal governo in cui si spiegava che SISU stava cercando assistenza per dimensionare adeguatamente e convalidare il motore stepper da utilizzare nel ventilatore AUSTIN P51.

SISU, intensificando e spingendo ai limiti i settori R&D e produzione di dispositivi medici di emergenza, aveva bisogno di impostare rapidamente un test che correlasse la pressione polmonare alla coppia del motore stepper quando due staffe adiacenti schiacciano la sacca auto-gonfiabile. L'aria viene, quindi, condotta attraverso una serie di regolatori di pressione e un filtro HEPA, ciò può aiutare o supportare i polmoni umani quando compromessi. A SISU è stata appaltata la produzione di 100.000 ventilatori con tempistiche molto ridotte, tanto da non avere il tempo di programmare un test per acquisire e analizzare questi dati con il loro attuale sistema di acquisizione dati.

La piattaforma hardware e software di acquisizione dati Dewesoft, dinamica e facile da usare, si è rivelata la soluzione rapida che SISU stava cercando. Il personale di Dewesoft è stato in grado di rispondere immediatamente, arrivando alla struttura della SISU a Round Rock, Texas sabato 4 aprile, per aiutare la SISU a organizzare questo test.

Dewesoft è stata in grado di configurarsi con il setup e i sensori già esistenti fornendo risultati in appena un paio d'ore. La risposta immediata e i dati acquisiti hanno aiutato SISU a rispettare le rigorose tempistiche richieste. I risultati di questo test sono stati utilizzati per convalidare il motore stepper, la progettazione e i modelli computazionali. Questa rapida inversione di tendenza in risposta all'epidemia di COVID-19 è stata fondamentale per mantenere vivi i loro obiettivi di produzione.

Procedure di Misura e Setup

La piattaforma di acquisizione dati Dewesoft è stata incredibilmente semplice da integrare direttamente con il setup già esistente di SISU. Un sistema SIRIUS DAQ con amplificatori SIRIUS-STG è stato usato in combinazione con il loro trasduttore di coppia e il trasduttore di pressione. Al momento della configurazione degli amplificatori, i sensori sono stati cablati e interfacciati al sistema di acquisizione in pochi minuti utilizzando un connettore DSUB9 con terminali a vite e piedinature fornite da Dewesoft.

Impostazioni del Trasduttore di Coppia:

Impostazioni del Trasduttore di Pressione:

Hardware Test Setup:

Dopo aver configurato i sensori di coppia e pressione, il software è stato quindi configurato per consentire agli ingegneri di visualizzare in tempo reale i dati e le statistiche delle misurazioni, al fine di valutare le prestazioni del motore stepper. Inoltre, un ulteriore vantaggio in questa fase di analisi è stata l'integrazione del loro modello concettuale e del video. L'immagine seguente mostra i dati in tempo reale che gli ingegneri hanno potuto visualizzare durate le fasi di acquisizione per verificare le prestazioni del motore stepper.

Software Test Setup:

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