Abstract
早産児は妊娠3ヶ月目に完全に成熟する前に突然の出産を迎える。 2025年には、特に中低所得国において早産児の割合が増加すると世論調査で予想されている。 早産児の集中治療法としては、市販のもの、搬送法、抱きかかえウォーマー、放射ウォーマー、カンガルー・マザー・ケアなどがあるが、高価であったり、最も必要な条件や仕様に欠けていたり、母親と早産児の絆がなかったりする。 そのため、私たちはこの独自の研究と、3Dプリントによる新しいハンディ早産児用保育器のプロトタイプ開発という革新的なアイデアを実行に移すことになりました。 私たちは、最も必要な集中治療を最も低いコストで提供し、低所得国にハンディ保育器のケアを提供し、母性と早産の絆を守り、死亡率を減少させることを目指します。 バイオメディカル機能、エレクトロニクス、生体適合性材料が活用されました。 デザインはシミュレーションされ、プロトタイプは3Dプリントされ、その結果はテストされ評価されました。 シミュレーションの結果、ハンディインキュベーターの構成部品に最適な適合性があることがわかりました。 実験結果は、3Dプリントされたプロトタイプと、それを得るまでにかかった時間を示しています。 評価の結果、カンガルー・マザー・ケアと抱っこ紐の総合性能はそれぞれ75±1.4%、66.7±1.5%であるのに対し、当社のハンディ保育器の総合性能は91.7±1.6%となり、費用対効果の高いハンディ保育器が既存の集中ケア方法を凌駕することが明らかになったのです。 今後の課題としては、ハンディインキュベータにさらなる仕様と進化を持たせることです。 はじめに
早産とは、妊娠37週未満で突然出産することである。 胎児の主要な発達段階である妊娠第3期、すなわち妊娠27週から40週の間に、乳児は呼吸器系に劇的な輸血を受け、初めて呼吸することができるようになる。 妊娠第3期を過ぎると、胎児は通常、誕生することになる。 世界保健機関（WHO）の疫学によると、新生児の10人に1人は早産児とされている。 2010年には1,500万人の早産児が誕生した。 2010年には1500万人の早産児が生まれ、そのうち100万人が未熟児のために死亡している。 早産は、早産児の死亡原因の第1位であり、生後1ヶ月と生後1ヶ月の間に死亡する。 また、世界的に5年間を完了しなかった子どもの死因の第2位にランクされています。
その後、ある研究により、10代と若い母親による出産の減少により、2007年から2014年にかけて早産率が減少したことが明らかになりました。 また、2014年から2015年にかけて、全国の早産率がわずかに上昇したことも報告されています . 信頼できるデータのあるほぼすべての国で、早産率は継続的に増加しています。 Blencoweらの系統的な分析では、ほとんどの国で早産児の生存率が継続的に上昇していることが示されました。 2005年から2010年までの年平均変化率は、 に維持されたが、それでも早産児死亡に相当する。
高所得国では、これらの報告された早産児のほぼ全員が生存している。 低所得の環境では、32週以下で生まれた赤ちゃんの半数は、呼吸困難の存在と同様に、保温、母乳育児支援、感染対策などの実行可能で費用対効果の高いケアの欠如により死亡している。
未熟児の理由にかかわらず、多くの研究は母体と胎児の状態をモニターして症状を軽減・予測し、早産を回避することに焦点を当てているが、一方で、結果である未熟児を治療して死亡率を直接減らすことに焦点を当てているものもある。 これらは、その設計、仕様、性能により様々である。 市販の保育器、可搬型保育器、抱っこ式カイロ、輻射式カイロ、カンガルー・マザー・ケア（KMC）法などがあるが、これらに限定されるものではない。 しかし、既存の集中治療法には多くの欠点があった。
集中治療法の存在にもかかわらず、ある研究では2025年の早産児の生存率は.と予測されている。 2025年の早産児の死亡率は世界的に91％と予想されているため、この問題に取り組み、低コストで集中治療を促進する新しい早産児用保育器のプロトタイプを開発することになったのです。 本研究の目的は、特に中低所得国において集中治療を提供するために、ハンディでポータブル、かつコスト効率の良い液晶ディスプレイをベースとした新しい保育器を開発し、3Dプリントすることである。 その目的は、ハンディ保育器を実現可能で使い勝手がよく、早産児の健康上の必要条件を満たすものにすることです。 このプロジェクトは、妊娠第3期に突然出産した早産児に焦点をあてています。 体温、心拍数（HRs）、酸素濃度などの主要なバイタルサインを監視し、早産児を治療するための高度な生体適合材料を慎重に選択しました。 第2節では、既存の集中治療法について述べる。 第3節では、ハンディ早産児保育器の素材について紹介する。 第4章では、ハンディ早産児保育器のプロトタイプを設定した。 第5章では、その結果を示す。 セクション6では、結果を議論し、セクション7では、一般的な結論と将来の仕事を提供します。
2 既存の早産児集中ケア方法
PubMed, ScienceDirect, Google scholarで検索後、文献調査の結果をまとめ、オープンケアとクローズドケアの2つに分類しました。 クローズドケア法
これらの方法には、新生児集中治療室（NICU）で利用できる乳児保育器があり、皮膚の上を加熱した空気を循環させて、乳児に暖かさを安定的に供給する集中治療システムである。 その後、湿度調節、酸素供給などの機能を備えたインファントインキュベーターが開発され、現在に至っている。 乳児保育器は、固定式、移動式、可搬式など、さまざまなタイプがある。 しかし、保育器は母親と早産児の絆に欠け、特に中・低所得国では高価である。 そのため、家庭で使用される携帯可能で安価、かつ実現可能なシステムの開発が他の研究の引き金となった。
NICUでよく使用される固定式乳児保育器は、様々な付属品が存在するため、あらゆるケースに対応することが可能である。 固定式保育器は、壁電源に接続し、乳児に適切な環境を提供するため、完璧な選択と見なされます。 しかし、固定式保育器は非常に高価であり、ファンで熱した空気を押し出すことで暖かさを作り出すというコンセプトは同じである。 しかし、固定式保育器は非常に高価であり、ファンで温めた空気を押し出すという同じコンセプトのため、騒音が発生し、乳児に悪影響を与える。 このような保育器は心拍数を記録するが、電極を使用するため、早産児に常時接続しなければならず、早産児の脆弱な皮膚に影響を与える。 さらに、母乳育児の欠如と移動能力の欠如は、乳児が1つの部門から別の部門に移ることを非常に困難にし、移動式保育器の発明につながった理由である。 移動式保育器は車輪が追加され、病院内に運ぶことができ、単に、システムに電気と酸素を供給するための余分な道具を必要とする 。 これらの保育器は、固定式保育器と同じ欠点を持っています。 移動式保育器は、病院内に乳児を運ぶ必要がある場合には優れたソリューションであるが、病院外に乳児を運ぶ必要がある場合には実用的でない。 このため、輸送用保育器が登場した。
輸送用保育器は、車や飛行機を使って乳児を輸送できる小型のポータブル保育器である。 輸送保育器は屋外での未熟児輸送の唯一の選択肢であるにもかかわらず、輸送保育器は非常に高価で重い、サーモスタットの故障、電気ショックの危険性などいくつかの欠点を持っている。 オープンケアの方法
KMC は、病院における早産児の高い疾病率と死亡率をもたらす早産児保育器の欠点を解決するものである。 乳児と母親のスキンシップにより、暖かさと母乳育児を提供する。 この絆・接触により、早産児の体温が安定する。 KMCは従来の保育器に比べ、乳児の罹患率を減少させることができたが、まだ様々な要因に制約がある。 KMCは体温、血圧、酸素濃度、湿度などをモニターすることができないため、乳児が不安定になり有害な影響を受ける危険性がある。
もう一つの開放型集中治療法として、輻射熱の法則に従って機能するラディアントウォーマーがある。 この装置は、従来の対流加熱の代替プロセスとして、必要な放射エネルギーを早産患者に提供する。 輻射式カイロは、ベッド、オーバーヘッドヒーター、温度センサーで構成されています。
3つの部分、すなわち、赤ちゃんの推定寝袋または幼児インタフェース、相変化材料の区画、およびウォーマーで構成される抱擁ウォーマーは、未熟児の体温を調節するための優れた解決策である。 一方、抱きかかえ式カイロは、乳児の重要なパラメータのモニタリングを提供せず、緊急アラームも備えていない。
これらの問題点から、私たちは新しいハンディ早産児保育器を開発することにしました。 ハンディ早産児保育器の材料
新しいハンディ保育器は、多様な貢献が組み込まれているため、いくつかの材料やツールを必要とした。
第3期では、胎児はほぼ形成され、出産に備える。 そのため、未熟児の平均サイズ、体重、身長、頭囲、腹囲を慎重に選びました。 特に、妊娠後期の3ヵ月間は脳が発達するため、頭囲は11インチ（28cm）から15インチ（38cm）へと拡大する。 同時に、胎児の体長は15インチ（38cm）から19インチ（48cm）程度まで伸びます。 胎児の平均体重は3ポンド（1.4kg）から7.5ポンド（3.4kg）に増加します。 電気・電子部品
ハンディ保育器には、起動とデータの保存にATmega328マイコンが必要でした。
マイコンは、圧倒的な設定回路とアセンブリ言語が必要だったので、Arduino Microがマイコンの補助に使用されました。 Arduino Microは、フリーのライブラリなどのフレームワークで、レギュレータでマイコンをアシストします。 このフレームワークにより、プログラミングが容易になり、低レベルのプログラミング言語やアドレスの登録に時間を取られることがなくなります。
利用したAtmega328は、リセット用の押しボタン、データの移行と受信を示すいくつかのLED、対応するピンのラベルをはんだ付けしたものです。 また、背面にはUSB通信が可能なレギュレータICと、ATmega328に安定した電圧を供給するためのレギュレータICを搭載しています。 これは、マキシム社のパルスオキシメータとHRセンサを統合した光学式センサです。 背面にはレギュレータ、温度計、I2C（microBUS）ICを挟み込み、3.3V電源、温度測定、シリアル通信を行った。 (1)を参照すると、蓄電量は36.26Whであった。 つまり、4本セットで9800mAhを達成し、電圧を15Vに上げ、蓄積エネルギーは147Whとなった。 生体適合素材と3Dプリンター
ハンディインキュベーターには、主に3つの生体適合素材、シルナイロン、マイラーシート、竹布が使用されました。 シルナイロンは超軽量で風を通さず、外界からシステムと乳児を隔離することができるため、外側の層として使用された。 マイラーシートは、高い引張強度、化学的・寸法的安定性、透明性、反射性、ガスや香りのバリア性、電気絶縁性などの特性から使用された。 竹布は、抗菌性、滑らかさ、通気性、吸水性に優れているため、竹布を使用した。 (i)フレーム構造：印刷速度（40-100mm/s）、最大印刷サイズ（220×220×220mm）、ノズルサイズ（0.4mm） (ii)印刷材料サポート：ポリ乳酸（PLA）、その他、直径：X、Y位置精度（0.01mm）およびZ方向（0.00025mm） (iii)熱盤電力：12V、140W (iv) 印刷ソフトウェア：ZONESTA 3Dプリンタ Cura、Repetier-Host Kisslicerなど、OSはWindows、Linux、Macに対応(v)溶融温度：0.5℃、0.5℃、0.5℃、0.5℃、0.5℃。 157-170℃、引張強度：61-66MPa、曲げ強度：48-110MPa。
さらに、ZONESTAR 3Dプリンタのもう一つの利点は、一般的でコスト効率の良いFDM（Fused Deposition Modeling）プリンタをベースにしており、カスタマイズした形状と高い性能を提供するという事実です。
3.3. 熱伝達コンポーネント
当社のHandyインキュベーターには、カートリッジヒーターのリップラップとホット/コールドパックの2つの主要な熱伝達コンポーネントが組み込まれています。 カートリッジヒーターリップラップは最初の熱エネルギー源で、バッテリーに蓄えられた電気エネルギーを熱エネルギーに変換し、それを蓄えて乳児に伝達するものである。 カートリッジヒーターはステンレス製で、電源はDC12V、電力は40ワットです。 加熱プローブは、直径6mm、長さ20mmの円筒形をしています。 この小さなプローブは、すべての熱エネルギーがゲルサックに伝達されるようにするために選ばれました。 2つ目の部品は、熱エネルギーを保存し、コンダクタンスを通じて患者に伝達する化学ワックスであるホット/コールドパックでした。
4. ハンディ早産児保育器の試作品
ハンディ保育器の試作品を得るための新規ステップとテストステップを提供します。 プロトタイプの実装ステップ
ステップは大きく分けて、実プロトタイプとシミュレーションプロトタイプステップと実プロトタイプテストステップの2つに分かれる。 図1に示すブロック図は、当社の保育器の実プロトタイプのステップを表している。 早産児を新型保育器に入れた後、HR、体温、SpO2の3つのバイタルサインと機能をマイコンで連続的にモニター（診断）した。 モニターされたパラメータは、ハンディインキュベーターのLCDに表示されました。 さらに、システムの電源はバッテリー管理システム（BMS）に従っています。
酸素濃度または早産児の体温のいずれかが正常範囲から外れた場合、ブザーを鳴らし、酸素を放出したりヒーターを入れたりする緊急干渉（治療）を行います。 このシステムは、BMSによって支えられており、私たちの新しい保育器の機動性を保証しています。 シミュレーションは、図1のブロック図にある必要な部品を、前述のサイズと早産児の体重に合わせて、AutoCADで作図するところから始まります。 (i)マイコンをプログラムし、センサーや他の部品と通信する。(ii)MAX30100を組み込み、乳児の脚からの読み取りを確保する。 MAX30100は、2つの異なる波長の光の吸収を測定し、ヘモグロビン（HbO2）と脱酸素ヘモグロビン（Hb）から反射する赤色波と赤外線を測定することにより、脈打つ血液の吸収力を測定します。 (iv)チップ上に温度センサーを内蔵しているMAX30100を介して温度を測定する。 (v)低ノイズアナログ信号処理ユニットで信号を処理する。 (vi)新規プロトタイプのサイズは、妊娠3ヶ月の乳児のサイズに適合するように選択する。 HRは、1分あたりの拍動数（bpm）を計算することで算出した。 心臓は脈動によって血液を送り出している。このため、各脈の頭部にある細胞の強度が高くなり、それを検出することで脈拍を検出することができる。 パルスの頭の強度が高いと反射率が高くなり、強度が下がるとパルスを形成する。
このパルスをキャッチするには、閾値を設定し、赤外線（反射信号）がこの閾値を超えると、拍動がカウントされるようにすればよい。 実験室では健常者を対象にテストを行いました。
ヒーターは水で、温度センサーは温めた水と冷やした水でテストしました。 最後に、電圧計で電池の容量をテストした。 結果
5.1. ハンディ早産児保育器の結果
第3節の実装ステップをすべて適用した後、テストと評価の結果に加えて、ハンディ保育器のシミュレーションと3Dプリント（実機）プロトタイプの結果を発表します。 シミュレーション試作品
ハンディインキュベータの実寸のシミュレーション試作品を図2（a）に側面から、図2（b）に上面から（センチメートル単位）で示す。 プラスチックシールド、ジェルパック、乳児はそれぞれ緑、赤、黄色に着色されている。 ハンディ保育器の全長は61.23cmで、箱の長さは8cm（61.23cmに含まれる）である。 プラスチックシールドの厚さは0.50cmで、マイラー層と竹層はそれぞれ0.55mmです。 ジェルパックの厚みは2cmです。 図2(b)の青、緑、赤、黄はそれぞれ外層、プラスチックシールド、ジェルパック、乳児を表している。 外層は乳幼児を囲むように半径10cmのホールと3つの小さな長方形を含んでいる。 このホールの目的は、乳児に環境中の酸素を吸入するスペースを与え、母乳育児を保証することである。 3つの小さな長方形の布は、布の両端を保持するために使用された。
(a)
(b)
(c)
(d)
(b)
(c)
(d)
ハンディ保育器の閉鎖型シミュレーションは、図2（c）に表され、乳児（黄色で着色）は内部に置かれ、外層（青で着色）で囲まれている。 箱の上にある緑色の長方形と4つの円は、液晶ディスプレイと押しボタンである。 図2（d）は、母親が手で持っているときのハンディ保育器の模擬品の全体の大きさを示している。
新規保育器の模擬品のベース部分を図3（a）に、ボックスラベルを図3（b）に示している。 赤いスペースはPCBを固定する位置を表している。 青い部分は電池の取っ手を表し、電池の取っ手は最大8個の電池に耐えることができる。 さらに，箱の中には酸素ボトル固定用の大きな穴が2つ，電源の取り出し用の穴，ON/OFFスイッチ，そしてギアをネジで固定するギアハンドルがあります。 図3(b)は、私たちの新しい保育器を構成するのに必要なすべての部品のシミュレーションです。 プラスチックシールドは、ハンディインキュベーターの骨格を形成しています（全長約62cm）。 プラスチックシールドは4つのパーツに分解され、ネジとナットで接続されています。 図3(c)は保温器のシミュレーションで、赤い物体はゲル袋を表すパッケージ、青い物体はプレタームを囲む布地である。 ゲルパッケージは5袋からなり、各袋はゲルのほか、発熱を制御するためのヒーターと温度計で構成されている。
(a)
(b)
(c)
(d)
(b)
(c)
(d)
酸素放出部（図3（d）に示す）は、チューブ状の機械弁、ギア付きステッピングモーター、酸素ボトルにより、乳児の顔の上にあるようにシミュレートされている。 酸素源は茶色で着色し、酸素ボトルは箱の中に入れてシミュレートした。 注目すべきは、外部からの機械的な負荷による衝突を避けるために、酸素伝達チューブがプラスチックシールドの内側に埋め込まれていることである
5.1.2. 3Dプリントされた試作品
3Dプリントは、実際のプロトタイプ部品を得るための第2ステップとなりました。 AutoCADのファイルをメモリーカードで3Dプリンタに取り込み、パーツをプリントアウトした。 図4は、モデルと印刷時間の報告である。 村落は20時間かかりました。 箱のラベルは17時間40分、箱の蓋は20時間、2枚の盾は20時間かかった。 すべてのパーツをプリントするのにかかった時間は66時間40分でした。
布層の縫製、組み立て、回路を図5（a）と図5（b）に示す。
(a)
(b)
(c)
(b) (a)
(b)
(c)
PCB プロセスは、図 5(a) で表され、印刷された下層と上層の両方、紫外線光源から水洗い後の PCB ボードまでです。 縫製工程は図5(b)のようになります。 マイラーとダンボールの接着、マイラーとカードボックスでシルナイロンを接着した結果、得られた布をハンディ保育器に取り付ける様子、開いたハンディ保育器の中で乳児が横たわるジェルパックの上に保持されている竹布を表している。 図5（c）は、保温システムのコンポーネントをテストするために利用される実験室のセットアップを表しています。
ハンディ保育器の全体の実際のプロトタイプは、図6（閉じた形）に示されています。 布の青色は外層であるシルナイロンの色である。 乳児を包む布の境界にはスティックタグがあり、開閉が容易にできるようになっている。 また、竹布は、スティックタグを用いて幼児用周囲布に取り付けられているため、竹布の取り外し、洗浄、再装着が容易に行える。
5.2. ハンディ早産児保育器のテスト結果
ハンディ早産児保育器のハード部分の両方を提示した後、テストとデバッグの過程を提示する。 (i)電源となる電池の電気試験結果、(ii)熱エネルギーの放出と保温システム、(iii)赤外線試験結果である。 また、ハンディ早産用保育器の仕様とコストの評価と管理、既存の集中治療法との比較を行った。
電池の容量の電気的試験は、電池をフル充電（電池電圧が4.になるまで）することによって得られたものである。2 V）、特定の電流（試験電流として知られている）を必要とする単純な回路を生成し、完全に放電（電池電圧が2.5 Vに達するまで）に必要な時間を測定し、これが容量である。
試験は、試験電流でUltraFire TR 18650 5 Ah 3.7 Vで繰り返し、得られた結果はそれぞれ1.124、1.123、1.095、1.052、0.955および0.626、容量は不十分であった。 そこで、電池を1セットではなく、直列に2セット並列接続したものを使用し、23.855kJのエネルギーを実現しました。 このエネルギーは1回分の加熱が可能で、約16時間の保温が可能でした。
ハンディ保育器に組み込んだ保温システムと熱エネルギー試験の両方の結果は、以前の発表でお伝えしています 。
断熱性に関しては、保育器の生地と生体適合性のある素材が良い断熱性を発揮しました。
赤外線テストにはMAX30100が含まれ、携帯電話に使われているオキシメトリセンサ、医療機器専門のSpO2監視用センサ、オキシメトリセンサによるHRの結果と比較されました。 MAX30100の結果は信頼性が高く、携帯電話用センサーよりも医療機器に近いものでした
5.3. ハンディ早産児保育器の評価と早産児集中治療法の比較
私たちのハンディ保育器の評価には、同世代の集中治療法との比較も含まれていました。 いくつかの重要な要素の3つの棒グラフと、棒グラフに課された標準偏差を図7と図8に示しました。 これらの仕様は、価格、環境、測定、母体結合、試作品、移動性、その他の要因である。 各仕様には、それぞれの棒グラフにおいて、薄い緑色から濃い緑色までの色が関連付けられている。
(a)
(b)
(a)
(b)
集中治療法と比較したハンディインキュベータの評価。 市販の保育器、輸送保育器、放射保育器、カンガルー・マザー・ケア（KMC）、エンブレイス・ウォーマーと比較した評価。 (a)集中治療法に対するモニター機能または記録された測定値、母体と早産の絆、システムの可動性の変化。 (b)治療支援、環境タイプ、デザインモデルの集中治療法に対する変化
当社のハンディインキュベータを、商業用インキュベータ、トランスポートインキュベータ、ラジエントウォーマー、KMC、エンブレイスウォーマーと比較し、その結果を図7に示しました。 例えば記録されたモニター機能の種類や計測値のバリエーションを、集中治療法との相対的な図7（a）の棒グラフで表しています。 また、集中治療法に対する母体と早産児の絆のばらつき、移動仕様またはシステムの移動性のばらつきも報告されている。 図7(b)では治療支援、システムの環境タイプ、設計モデルのバリエーションを評価し、集中治療法と比較した。
図7(a)で評価したモニター機能は、各方法が測定可能なバイタルサインである。 最大値100%は抽出された特徴の最大数と関連付けられ、ヌル値0%はシステムによって計測された特徴がないことと関連付けられた。 SpO2、湿度、HR、体温などの抽出された特徴量は、市販の保育器と輸送用保育器の両方を使用してモニターされたものが最も多く（100％）、このような特徴量を使用することで、より高い精度の測定が可能となりました。 さらに、SpO2、HR、温度などの抽出された特徴量の75%はHandy保育器で抽出され、それ以外はnullであった。
図7（a）で評価した母子結合は、早産児と母親との接触状態である。 最大値100％（標準偏差は小さい）は、システムによって確保された最大の母体-早産児の接触と関連していた。 0%は、NICUで乳児が完全閉鎖型保育器に入れられた場合など、乳児と母親との接触が全くない状態と関連している。 KMC、エンブレースウォーマー、ハンディ保育器では、母親と未熟児の絆は完全に存在する（100％）。 図7（a）でも評価したシステムモビリティは、集中治療システムを動員する能力である。 最大値100%は実現可能な最大の可動性に関連し、無効値0%は固定方式に関連したものである。 図7(b)で評価した治療支援は，早産児の母親との触れ合いである． 最大値100%は、システムによって確保された最大の治療支援・治療と関連していた。 0%は治療支援の最小値である． 図7(b)で評価した環境は，周囲とシステムのインターフェースの性質である． 閉鎖環境は、早産児の完全な隔離であり、開放環境は、周囲の周囲空気からの早産児の吸引を許容する断熱材である。 注目すべきは、吸入を許可する断熱材が最も高い性能（100%）を有していることである。 図7(b)で評価したデザインモデルは、集中治療システムの可動性である。 デザインモデルの最大性能（100％）はKMCと関連し、次に75％はハンディ保育器と関連した。
ハンディ保育器のコスト（1000ドル単位）を表し、市販保育器、輸送保育器、放射加熱器、抱擁加熱器のコストと比較し、その結果を図8に示す。 標準偏差に幅があるのは、仕様の異なる市販インキュベーターの設計が存在するためである。 コストは、これら既存のインキュベーターの平均的なコストである。 図8に示すように、インキュベーターのコストが最も高いのは、市販のインキュベーターに関連するものである。 注目すべきは、報告された総価格が、会社や付属品によって異なることである。 KMCはコストがかからず、ハンディ保育器とエンブレースウォーマーの両方のコストは約300$であるが、市販の保育器のコストは平均32K$（1K$から55K$の間である）。 議論
オープンケア、クローズドケアにかかわらず、既存の集中治療法にはさまざまな利点がある。 市販の乳児保育器や固定式、移動式、可搬式保育器は乳児に適した温度を保ち、基本的なパラメーターをモニターするが、重量、サイズ、コスト、適合するアクセサリーが異なる。 放射型ウォーマーの大きな利点は、早産児にオープンアクセスのケアを提供し、気管内挿管のような処置をサポートすることです 。 これは、私たちの研究で観察された放射型ウォーマーの 100% 環境型性能と一致します。 しかし、表 1 に示すように、総合性能は 37.5 ± 0.9%でした。
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KMCはオープンケアの手法で、最近のレビューでは退院後の死亡リスクが40％減少したと報告されています 。 その他の利点としては、母乳育児、母子結合、発育成績の向上が挙げられた . このことは、母子結合の有無を調査したところ、KMCの成績が100％であったことにも反映されている。 これらの知見とWHOのKMCに対する承認は、我々の結果で観察されたKMCの良好な総合性能（75±1.4%）を裏付けている。 残りの25％がないのは、Lawnらが提案したように、低体重を800gに制限したためかもしれない。
保育器はかなり広く使われており、ほとんどの装置は、空気温度手動制御と皮膚温度自動制御の2つの動作モードで構成されている。 また、相対湿度を測定し、必要な時に酸素を供給することができる。 これらの事実は、市販の保育器が特徴抽出と治療支援において100％の性能を持ち、標準偏差がほとんど無視できるという我々の知見と一致していた
ハンディ保育器のプロトタイプ情報に関して、ファロンは心肺装置を用いて液晶画面にデータをモニター・表示することを提案した。 乳児のHRが遅くなりすぎたり、速くなりすぎたりすると、アラームが出る。
最近、ベビーセンターの科学者たちは、血圧をモニターするために、小型化した血圧計を乳児の足や腕に接続することによって、血圧モニターを発表しました。
私たちのハンディ保育器は、母親が簡単に持ち運ぶことができ、中所得国や低所得国でも手頃な価格で購入できます。 また、JamesらのmOmシステムは母子結合や母乳育児を欠いているが、我々のシステムでは、KMCが提供する片側からの母乳育児の生理的利点の恩恵を受け、反対側からの温かく抗菌的な環境を確保できる。
我々のHandyシステムは早産のHR、温度、SpO2レベルの生体機能抽出とLCDへの表示を行っており、これは図7（b）の75±1.5の性能で反映されていた。 ハンディ保育器では、SpO2 を監視し、90-93%に維持することで、疾病を回避している。 パルスオキシメトリーは連続的かつ非侵襲的であるため、酸素化監視に有利な方法である。 また、他の集中治療法と比較して、費用対効果の高いハンディ保育器を確保しました。
保育器の電気、熱、グラフィックデザインの品質を管理するために、当社の保育器をテストすることが必要でした。
KMCの総合性能（75±1.4%）は、私たちが探索した仕様では、エンベラスウォーマー（66.7±1.5%）より良好でした。 しかし、当社のハンディインキュベーターは、総合性能91.7±1.6%で、すべての集中治療法を凌駕していた（表1）。 ハンディインキュベータはユーザーフレンドリーな技術である。 私たちのインキュベーターは3Dプリントに時間がかかったにもかかわらず、そのコストは高価な市販のインキュベーターと比較して妥当なものでした。 結論と展望
私たちのオリジナル研究は、ハードウェアとソフトウェアの両方で構成されています。 ソフトウェアの実装では、Arduinoを介してプロセッサ・プラットフォームのプログラミングを行った。 ハードウェアの実行では、Handyインキュベーターとその回路を3Dプリントし、Arduinoに接続した。 私たちのハンディ保育器は、持ち運びができ、重くなく、費用対効果が高いように設計されています。
私たちの新しい3Dプリントしたハンディ早産児保育器の試作品の進歩により、多くの命が救われるかもしれません。 すべてのバイタルサインを監視してデータを保存する費用対効果の高い集中治療法がないこと、また、手で持つことができるシステムがないことから、私たちは、ハンディで費用対効果の高い乳児保育器の設計に挑戦しました。 私たちのデザインは、バイタル信号（体温、HR、SpO2）をモニターし、それを表示します。 ハンディ保育器は母乳育児を保証し、コストパフォーマンスに優れています。 評価された性能の割合は、既存の集中治療法を上回っていることを示しています。
私たちのシステムは多くの課題を解決しましたが、まださらなる改善の余地があります。(ii)2つのLEDとマイクロプロセッサ付き受光器からなるセンサーのメーカーから提供されたコードをレンダリングして更新し、医療基準を満たす特定のパルス幅と光量を提供する。 (iii) ヒーターの代わりにペルチェセル（「ペルチェ効果」によって小さなヒートポンプとして動作する半導体ベースの電子部品）を使用する。(iv)最大電力点を探索するための充電制御（最大電力点追跡）を追加し、充電効率が最大となる供給抵抗との負荷抵抗共振を探索することにより、電子基板を変更する。 (v)最後に、遠隔医療実現と研究目的のためにソフトウェアを改良し、ウェブサーバーを提供することである。
Data Availability
我々は新しい発明とこの新しい発明に適用される独自の研究を提供し、我々のデバイスも改良のために長期延長中であり、また我々のデバイスの開発のために生物医学工学会社と協力関係を確立しているので、我々はこの発明を我々の名前で登録するまでデータを機密扱いとしました。
利益相反
すべての著者は利益相反を宣言しない。
謝辞
著者らは、モハマッド・アルナウト博士、ララ・ハマウィ博士、アラ・ザイラ嬢の支援情報に感謝したい。 このプロジェクトはレバノン大学およびテキサス大学MDアンダーソンがんセンター（米国テキサス州ヒューストン）より資金提供を受けた。