Medisinske ventilatorer, et oppsett på hvilke komponenter som er viktig i medisinsk behandling

Behandling for å holde livet igang, medisinske ventilatorer er viktige for å bistå pasienter med pust når de ikke klarer dette på egen hånd. Ventilatorer brukes til:

1. Frakte oksygen til pasientens lunger og kropp
2. Kvitte pasienten med karbondioksyd
3. Sørge for hjelp til å puste, der pasienten klarer det selv, men har nedsatt pusteevne
4. Gjennomføre pust, der pasienten ikke klarer dette på egen hånd

Ventilator komponenter

De mest grunnleggende komponenter, som er felles for de fleste ventilatorer inkluderer:

Sensorer

Sensorer brukes til å overvåke at ventilatoren fungerer slik den skal, og at pasienten får den riktige sammensetningen av oksygen. Karakteristikk som trykk, volum og oksygen nivåer er alle målt og overvåket av sensorer. Sikkerhetskritiske sensorer er koblet sammen med kretskort (PCB’er), og blir kontrollert av programvare.

De viktigste karakteristikkene som overvåkes er:

• Gasskonsentrasjon

Når ventilatorer brukes til å hjelpe til med å puste, inhaleres og utåndes et antall gasser av pasienten og kan være nødvendig i forskjellige mengder. Der hvor mengder av hver gass er spesifisert av en lege, kan luftstrømssensorer brukes for å sikre at ønsket og riktig kombinasjon blir levert til pasienten. Denne informasjonen blir deretter målt og vises på respirasjonspanelet

• Temperatur

Installert direkte i luftstrømmen, termistorfølende elementer og pakkede temperatursonder er designet for å overvåke lufttemperaturen. Siden sår hals kan være forårsaket av å puste inn kald, tørr luft, prøver respiratorer å dempe dette ved å bruke varm, fuktig luft for å hjelpe pasienter med å puste mer komfortabelt. Ved å kontrollere og overvåke temperaturen i lufttilførselssystemet, kan et ønsket nivå av varme oppnås. Dette oppnås ved å bruke en mikrokontroller for å måle og regulere luftstrømstemperaturen tilsvarende.

• Trykk

For å sikre at ønsket trykknivå ikke overskrides, kan trykksensorer for tavlemontasje brukes til å måle luft- og oksygentrykk. Tungt trykktransdusere er spesielt nyttige der høyt trykk, ståltrykkportgrensesnitt og / eller etsende medier brukes.

• Luftfuktighet

Sensorer som er i stand til å måle tilførsel av varm og fuktig luft, forbedrer pasientkomforten. Å ha muligheten til å overvåke all fuktighet i luftstrømmen er avgjørende for å kontrollere fuktighetsnivåene for å maksimere pasientkomforten.

Pneumatiske kretser

Fra bunnen av består pneumatiske kretser av, slanger, regulatorer og ventiler.

Regulatorer som normalt sett finnes i ventilatorer inkluderer

• Ekspiratorisk trykkregulator (PEEP ventil)

Opprettholder og kontrollerer positivt luftveistrykk med nøye kontrollerte ekspirasjonsstrømningshindringer som vanligvis er i form av en magnetventil.

• Innhalerings flyt-regulator.

Sikrer at respirasjonskretsen får riktig, foreskrevet gasstrøm. Typisk brukes magnetventiler til dette formålet og er plassert foran gassforsyningen der de er best plassert for å sikre at pasienter bare får nøye målte mengder gass.

Aktuatorer

Aktuatorer gir korrigerende tiltak når målte parametere faller utenfor rekkevidden. Typiske eksempler på aktuatorer i ventilatorer inkluderer trykkventiler og strømningsreguleringsventiler. Trykkregulatorer, for eksempel, er selvstendige ventiler og aktuatorkombinasjoner som kan brukes til å begrense og begrense strømningen etter behov.

Forbruksvarer

Brukt av klinikere er forbruksvarer deler som kastes etter bruk. De inkluderer selvoppblåsende poser, filtre og selvklebende tape

Programmerbare logiske kontrollere (PLC’er)

Ideell for intelligente luftkontrollsystemer, PLCer optimaliserer effektiviteten til ventilasjonssystemer ved å overvåke og regulere i henhold til etterspørsel og ved å sørge for korrigerende tiltak etter behov. Dette gjøres mulig med inngangs- og utgangskanaler (I / O) som er koblet til sensorer og aktuatorer. Mange PLS-er er designet for å fungere automatisk, og kan også konfigureres for rengjøring og vedlikehold.

Kreative løsninger for et vanlig problem

Medisinske ventilatorer er en kritisk ressurs som foreløpig mangler på grunn av Coronavirus-pandemien. Siden disse maskinene er avgjørende for å lette pusten for de sykeste pasientene, er det viktig å møte den økende etterspørselen. For å dekke dette behovet trekker innovative ingeniører fra en mengde bransjer seg sammen for å lage ventilasjonsdeler. Selv om ikke kjennskap til medisinsk utstyr, stenging av fabrikker, forsinkelser med anskaffelser, sosial distansering og tidsbegrensninger er hindringer som må overvinnes, er produsentene fortsatt frivillige til å hjelpe ved å tilby utstyr til generelt formål og verkstedplass for å hjelpe saken.

I Storbritannia har Department for Health and Social Care begynt å gi ventilator-tegninger til militæringeniører og bilprodusenter. Produsenter som Fiat, Nissan, General Motors, Ford og Tesla har begynt å konvertere fabrikkene sine for å hjelpe til med å produsere ventilatorer. Vauxhall har tilbudt seg å hjelpe til med 3D-utskrift av ventilasjonsdeler, og flere UK-baserte Formula One-team har mobilisert sine arbeidsstyrker for å hjelpe til med produksjon.

Dyson, produsent av støvsugere, har også jobbet med dette prosjektet, lært om utfordringene med å designe ventilatorer og finne løsninger for å produsere de nødvendige delene.

Kjerneutfordringen var hvordan man designer og leverer et nytt, sofistikert medisinsk produkt i volum og på ekstremt kort tid. Løpet er nå i gang for å få det i produksjon.

James Dyson, eier av Dyson

Selv om denne utfordringen er enorm, prøver ingeniører og produsenter å hjelpe, ved å bruke ressursene de har og utforske mulighetene til å bruke disse på en kreativ måte.

Anbefalte produkter