Respiratory medyczne: rozbicie komponentów i czujników niezbędnych w podstawowej opiece medycznej

Respiratory medyczne, będące formą leczenia podtrzymującego życie, są niezbędne do wspomagania oddychania pacjentów, gdy oni nie są w stanie oddychać samodzielnie. Respiratory:

1. Dostarczają tlen do płuc pacjenta
2. Wspomagają wydobycie dwutleneku węgla z płuc pacjenta
3. Ułatwiają sobie oddychanie dla tych, którzy mogą oddychać samodzielnie, ale mają z tym trudności
4. Wykonują mechaniczne oddychanie dla tych, którzy nie są w stanie samodzielnie oddychać

Elementy respiratora

Podstawowe elementy wspólne dla wszystkich respiratorów to:

Czujniki

Czujniki działają jak monitory jakości, aby upewnić się, że respirator działa skutecznie i że dopływające powietrze ma właściwy skład dla pacjenta. Wszystkie cechy, takie jak ciśnienie, objętość i poziomy tlenu są mierzone i monitorowane przez czujniki. Krytyczne z punktu widzenia bezpieczeństwa czujniki są podłączone do płytek drukowanych (PCB) i kontrolowane przez oprogramowanie.

Monitorowane podstawowe parametry to:

• Stężenie gazu

Respiratory wspomagają oddychanie, pacjent wdycha i wydycha kilka rodzajów gazów i mogą być ono wymagane w różnych ilościach. Tam, gdzie lekarz określa ilości każdego gazu, można zastosować czujniki przepływu powietrza, aby zapewnić pacjentowi pożądaną i prawidłową kombinację. Informacje te są następnie mierzone i wyświetlane na panelu respiratora.

• Temperatura

Zainstalowane w strumieniu powietrza elementy wykrywające takie jak termistory czy czujniki scalone zaprojektowane do pomiaru temperatury powietrza. Ponieważ ból gardła może być spowodowany wdychaniem zimnego, suchego powietrza, respiratory starają się to złagodzić, używając ciepłego, wilgotnego powietrze, aby pacjenci mogli oddychać bardziej komfortowo. Kontrolując i monitorując temperaturę układu dostarczanego powietrza, można zapewnić pożądany poziom ciepła. Uzyskuje się to poprzez zastosowanie mikrokontrolera do pomiaru i regulacji temperatury strumienia powietrza.

• Ciśnienie

Aby zapewnić, że pożądane poziomy ciśnienia nie zostaną przekroczone, czujniki ciśnienia montowane na płycie mogą być używane do pomiaru ciśnienia powietrza i tlenu. Przetworniki ciśnienia o dużej wytrzymałości są szczególnie przydatne, gdy stosowane są złącza wysokociśnieniowe.

• Wilgotność

Czujniki wilgotności, zdolne do pomiaru temperatury i wilgotności powietrza, zwiększają komfort pacjenta. Możliwość monitorowania wilgoci w strumieniu powietrza jest niezbędna do maksymalizacji komfortu pacjenta.

Obwody pneumatyczne

Zasadniczo obwody pneumatyczne składają się z rury, złączek, zaworów i regulatorów.

Regulatory, które zwykle znajdują się w respiratorze, obejmują:

• Regulator ciśnienia wydechowego (zawór PEEP)

Utrzymuje i kontroluje dodatnie ciśnienie w drogach oddechowych dzięki dokładnie kontrolowanym niedrożnościom wydechowym, za pomocą elektrozaworu.

• Wdechowy regulator przepływu

Zapewnia, że ​​obwód oddechowy odbiera prawidłowy, przepisany przepływ gazu. Zazwyczaj do tego celu stosuje się elektrozawory, które znajdują się przed dopływem gazu, aby pacjenci otrzymywali tylko dokładnie odmierzone ilości gazu.

Siłowniki

Siłowniki zapewniają działanie korekcyjme, gdy zmierzone parametry wykraczają poza zakres. Typowe przykłady siłowników w respiratorach to zawory ciśnieniowe i zawory sterujące przepływem. Na przykład regulatory ciśnienia są niezależnymi kombinacjami zaworów i siłowników, które można użyć do ograniczenia przepływu w razie potrzeby.

Materiały eksploatacyjne

Materiały eksploatacyjne używane przez lekarzy to części, które są usuwane bezpośrednio po użyciu. Obejmują one samopompujące się torby, filtry i taśmy samoprzylepne.

Programowalne sterowniki logiczne (PLC)

Idealne do inteligentnych systemów sterowania powietrzem, sterowniki PLC optymalizują wydajność systemów wentylacyjnych poprzez monitorowanie i regulację zgodnie z zapotrzebowaniem oraz poprzez zapewnienie działań naprawczych w razie potrzeby. Jest to możliwe dzięki kanałom wejściowym i wyjściowym (I / O), które są podłączone do czujników i urządzeń wykonawczych. Zaprojektowane do automatycznego działania, wiele sterowników PLC można również skonfigurować do czyszczenia i konserwacji.

Kreatywne rozwiązania typowego problemu

Respiratory medyczne są kluczowym zasobem, którego obecnie brakuje w związku z pandemią koronawirusa. Ponieważ te maszyny są niezbędne dla ułatwienia oddychania chorym pacjentom, zaspokojenie wzrostu zapotrzebowania jest niezbędne. Aby zaspokoić tę potrzebę, innowacyjni inżynierowie z wielu branż łączą siły, aby stworzyć części do respiratora. Choć nieznajomość urządzeń medycznych, zamykanie fabryk, opóźnienia w zakupach, dystans społeczny i ograniczenia czasowe są przeszkodami, które należy pokonać, producenci nadal zgłaszają się na ochotnika do pomocy, oferując sprzęt ogólnego przeznaczenia i przestrzeń warsztatową w celu udzielenia pomocy.

W Wielkiej Brytanii Departament Zdrowia i Opieki Społecznej zaczął dostarczać plany respiratorów inżynierom wojskowym i producentom samochodów. Producenci tacy jak Fiat, Nissan, General Motors, Ford i Tesla rozpoczęli przekształcanie swoich zakładów w produkcję respiratorów. Vauxhall zaoferował pomoc w druku 3D części respiratora, a kilka brytyjskich zespołów Formuły 1 zmobilizowało siły robocze, aby pomóc w produkcji.

Dyson, producent odkurzaczy, również pracował nad tym projektem, poznając wyzwania związane z projektowaniem respiratorów i znajdując rozwiązania produkcyjne wymaganych części.

Głównym wyzwaniem było zaprojektowanie i dostarczenie nowego, wyrafinowanego produktu medycznego w dużych ilościach i w bardzo krótkim czasie. Wyścig toczy się teraz o wprowadzenia go do produkcji.

James Dyson, właściciel Dyson

Chociaż to wyzwanie jest ogromne, inżynierowie i producenci starają się pomóc, wykorzystując zasoby, które posiadają i odkrywając możliwości ich kreatywnego wykorzystania.

Polecane produkty