The principle of operation of this ventilator is to take a bvm ( bag valve mask ) which is widely used disposable device in hospitals and ambulance cars and instead of manually try to ventilate the patient by squeezing it , a control mechanism is used to automate the squeezing process to supply the patient with the required mixture of air and oxygen . the squeezing mechanizm consists of a dc geared motor driven by an H=bridge driver and controlled by an arduino uno board to move an arm coupled to the motor shaft in order to squeeze the bvm bag.

The amount of air goes to patient which is called Tidal Volume using medical terms depends on how much force is applied to squeeze and this can be controlled using a feedback signal from the motor current since as we increase the force or tourque the motor current increases and this is adjustable using a potentio – meter connected to one of the arduino analogue inputs.

On the other hand the breathing rate can be controlled using two push buttons one for increasing the rate and another one for decreasing it.

Also the I/E ratio which is inspiration to expiration ratio or inhale to exhale ratio is fixed in the software to be 1:2 and this is the most used ratio for adults.and this means that one third of the breathing time each time is for inhale and the rest two thirds is for exhale and for the time being we are not controlling this ratio , but in the future versions we will have control on this ratio inshallah.

1. يعمل على نمط واحد وهو التحكم في حجم الهواء
2. يمكن ضبط حجم الهواء من 500 إلى 1000 ملليتر
3. يمكن ضبط معدل التنفس من 10 إلى 30 نفسة / دقيقة
4. ضغط الهواء الخارج إلى المريض بحدود 4 كيلو باسكال
5. شاشة من نوع LCD لبيان القيم التي يعمل عليها الجهاز
6. التحكم بالجوال عن طريق تطبيق بنظام أندريود

إخلاء مسؤولية : هذا الجهاز يستخدم فقط في حال كان هناك نقص شديد في أجهزة التنفس في المستشفيات وهو يحتاج إلى الترخيص من الجهات الطبية المعتمدة في الدولة كوزارة الصحة

هنا صورة لوحة التحكم يظهر فيها المفايتح والمقاومة المتغيرة لضبط حجم الهواء الذاهب للمريض: المفاتيح هي كالتالي:

1. مفتاح التشغيل والاطفاء
2. مقاومة متغيرة لضبط حجم الهواء (Tidal Volume )
3. مفتاح بوشبوتن لزيادة معدل التنفس Breath Rate
4. مفتاح بوش بوتن أخر لتقليل معدل التنفس Breath Rate
5. لمبة ليد لبيان حالة الجهاز هل هو في وضع التشغيل أو التوقف

The following circuit is used in our ventilator where one potentio – meter is connected to Arduino Uno board analog input A2 since A0 and A1 are reserved for current sensing of channel one and two of the driver , two push button are connected to digital inputs 2 and 6 for changing the breath frequency . the I2C LCD is going to be added in the next satge and will be connected to A4 and A5 which is the I2C Bus .

Finally, the motor shield is attached on top of the Arduino Uno board and its pins are directly connected to the Arduino without any wires.

تجدون هنا رابط الدائرة الإلكترونية للمشروع

شرح عمل وخوارزمية برنامج الأردوينو للتحكم في الجهاز في الرابط التالي :

اضغط هنا

وهنا يمكن رؤية برنامج الأردوينو بدون تطبيق الجوال وهنا البرنامج تم تعديله ليتوافق مع تطبيق الجوال

يهدف تطبيق الجوال إلى التالي :

1. التحكم في الجهاز عن بعد لتجنب العدوى
2. تجنب الأسلاك الكثيرة ومفاتيح التحكم الموجودة على لوحة التحكم يمكن الإستغناء عنها
3. الجوال متوفر ولا يتم الحاجة إلى شراء قطع إضافية في هذه الحالة

رابط تطبيق الجوال على أجهزة أندريود JICVENT.apk :

 يمكن تحميله من هنا

تجدون في الرابط هنا دليل المستخدم

تكلفة المشرروع النهائية تقارب ال 700 ريال سعودي وفيما إذا تم انتاج وتصنيع الجهاز بكميات ستنخفض هذه التكلفة إلى النصف تقريبا وهنا تجد قائمة بتكلفة المواد المستخدمة في المشروع ولمقارنة تكلفة انتاج هذا الجهاز بأجهزة التنفس الموجودة في المستشفيات فقد تكون المقارنة غير عادلة لأن الغرض من هذا الجهاز ليس أن يكون بديلا لأجهزة المستشفيات الغالية الثمن وانما حلا عمليا يستخدم فقط في حالة النقص الشديد في الأجهزة المتوفرة في المستشفيات والعدل يكون هنا في مقارنة هذا الجهاز بنظرائه من الأجهزة التي طرحت عالميا خلال هذه الجائحة , وعندها نستطيع أن نقول أن الجهاز يتميز بقلة القطع المستخدمة والفضل يعود لتطبيق الجوال الذي وفر هذه الامكانية ولفكرة استخدام قياس التيار الكهربائي المار في المحرك كتغذية راجعة للتحكم في حجم الهواء الذاهب للمريض مما قلل من استخدام حساسات أخرى لتقوم بالمهمة 

نتطلع إلى تطوير الجهاز وإضافة خصائص إضافية مثل نظام إنذار لجميع الاحتمالات وهذا يستدعي تغيير المحرك المستخدم بمحرك آخر أكبر قدرة ومزود بمشفر (encoder) لقراءة الزاوية التي يتحرك فيها المحرك فاذا زادت الزاوية عن حد معين فهذا يعني أن مجرى الهواء للمريض قد انقطع وبالتالبي يعطي انذار , وكذلك اذا زاد التيار عن حد معين فهذا يعني أن مجرى التنفس سيكون مغلقا وبالتالي سيعطي انذارا أيضا والخطوة التي تلي هذا سنسعى إلى الحصول على ترخيص طبي محلي ويمكن دولي بعدها سيتم البحث عن مستثمر أو جهة تدعم الفريق لنتمكن من تصنيعه وتسويقه باستخدام كافة الوسائل المتاحة يقدم حلنا هذا جهاز بسيط في فكرته وبسيط في تنفيذه بحيث يمكن لكل هاو أن يقوم بتجميعه وإنجازه , وهو بذلك يستهدف المرضى الذين تقطعت بهم السبل ولم يجدوا مكانا أو حتى جهاز تنفس في المشتشفيات ولهذا فهو كما ذكرنا سابقا ليس جهازا بديلا لأجهزة المستشفيات. وهنا تكمن الإمكانية فيما بعد لتطوير الجهاز وصناعته على صورة جهاز قابل للعمل داخل المستشفيات .

هذه بعض المراجع الأساسية التي اعتمدنا عليها في صناعة الجهاز :

• المرجع الأول : oedk.rice.edu
• المرجع الثاني : https://e-vent.mit.edu
• المرجع الثالث : https://f1000research.com
• المرجع الرابع : https://blogs.nvidia.com
• المرجع الخامس : https://www.bbc.com
• المرجع السادس : https://www.corovent.com
• المرجع السابع : https://www.zdnet.com

يمكن رؤية جميع ملفات المشروع بالضغط على الرابط التالي : هنا

يتكون فريق العمل من خمسة أعضاء هم :