De context
Maart 2020. COVID-19 raakt Nederland. De IC's dreigen vol te lopen en het tekort aan beademingsapparatuur wordt een reëel scenario. Aan de TU Delft ontstaat een initiatief: studenten Technische Geneeskunde en ingenieurs van de faculteit Werktuigbouwkunde starten een project om in recordtijd een noodbeademingsmachine te ontwikkelen. Het project heet Operation Air.
Ingmar en Sjors van Jitter sluiten zich aan bij het team op de campus. De opdracht: ontwerp de complete besturingselektronica en embedded software voor een beademingsapparaat dat geschikt is voor IC-patiënten. De tijdslijn: weken, geen maanden.
Teamfoto met poging tot anderhalve meter afstand
Drie weken
Van eerste schets tot productieklare elektronica. Elke week bracht nieuwe uitdagingen en doorbraken.
Week 1: Van idee naar eerste printplaat
De eerste week was een pure ontwerpsprint. Eén dag inventarisatie: wat hebben we nodig, welke componenten zijn beschikbaar? Eén dag schema-ontwerp. Eén dag PCB-layout. De bottleneck was niet het ontwerp, maar de productie: wie kan op deze termijn printplaten maken en assembleren?
Na een uitzending bij Nieuwsuur over het project boden bedrijven door heel Nederland hulp aan. Wessel Koning van Interay Solutions in Friesland nam contact op en leverde aan het eind van de week vier volledig geassembleerde printplaten af. Van schema naar hardware in vijf dagen.
Week 2: Eerste prototypes draaien
Op zaterdag werden de eerste printplaten gemonteerd en getest op ons kantoor in Delft. Het eerste prototype werkte. Parallel werkten andere teams aan de behuizing, voeding, 3D-geprinte onderdelen, slangen, regelalgoritmek en voorbereiding van klinische tests. Het project trok inmiddels nationale aandacht: zowel minister Wiebes als minister-president Rutte kwamen op bezoek.
Week 3: Productie-ready
Veranderende eisen maakten een tweede versie van de elektronica nodig, nu geoptimaliseerd voor serieproductie. Deze versie ging rechtstreeks naar productie, zonder tussenliggend prototype. Dat klinkt riskant, maar de ervaring van de eerste iteratie gaf voldoende vertrouwen. Aan het eind van week drie was de AIROne klaar voor klinische tests.
Embedded touchscreen
Naast de besturingselektronica ontwikkelde Jitter de embedded touchscreen-interface. Het scherm toont real-time beademingsgolfvormen, druk- en flowwaarden, en alarmen. Artsen en verpleegkundigen op de IC moeten in één oogopslag de status kunnen zien en parameters kunnen aanpassen. Een interface waar geen ruimte is voor verwarring.
Het resultaat
Gelukkig daalde het aantal COVID IC-opnames en was noodinzet van de AIROne niet nodig. Maar het ministerie van VWS gaf opdracht voor de productie van 80 exemplaren als noodvoorraad voor toekomstige crises. Er kwam ook internationale belangstelling uit andere landen.
Het project liet zien wat een klein, gefocust team kan bereiken onder extreme tijdsdruk. In drie weken van een leeg bureau naar een productieklaar medisch apparaat, met elektronica die in de eerste iteratie al werkte.
"Sjors en Ingmar, wat hebben we goed samengewerkt in OperationAIR, jullie elektronicakennis was mede doorslaggevend voor de prestatie van het team om in 3 weken een volledig werkend prototype van de AIRone te bouwen, specifiek geschikt voor de beademing van kritisch zieke corona patiënten op de IC. Heel erg bedankt dat Jitter zich met zoveel professionaliteit en betrokkenheid heeft ingezet."
Wat Jitter heeft geleverd
- Schematisch ontwerp — complete besturingselektronica voor de AIROne beademingsmachine
- PCB-ontwerp — van schema naar productie-ready layout in dagen, niet weken
- Tweede revisie voor massaproductie — productie-geoptimaliseerd herontwerp binnen het project
- Embedded GUI — touchscreen-interface voor real-time monitoring en bediening door artsen
- Rapid prototyping — van eerste PCB-ontwerp tot werkende elektronica in minder dan een week
- Crisisrespons — engineers fulltime ingezet in het team op de TU Delft-campus
Meer over het project: www.operationair.org