Medicinska ventilatorer: en uppdelning av komponenter och sensorer som behövs i medicinsk vård

En form av livsuppehållande behandling, medicinska ventilatorer är avgörande för att hjälpa till med patientens andning när de inte kan andas tillräckligt på egen hand. De används till att:

1. Få in syre i patientens lungor och kropp
2. Släppa ut koldioxid från en patients lungor
3. Underlätta andning för dem som kan andas på egen hand men har nedsatt andningskapacitet
4. Utför mekanisk andning för dem som inte kan andas på egen hand

Ventilatorkomponenter

De grundläggande komponenterna som är gemensamma för alla ventilatorer inkluderar:

Sensorer

Sensorer fungerar som kvalitetsövervakare för att säkerställa att ventilatorn fungerar effektivt och att den inkommande luften har rätt sammansättning för patienten. Egenskaper som tryck, volym och syrgasnivåer mäts och övervakas av sensorer. Säkerhetskritiska sensorer är anslutna till kretskort (PCB) och styrs av programvara.

Väsentliga egenskaper som övervakas inkluderar:

• Gaskoncentration

Eftersom ventilatorer används för att hjälpa till med andning, inhaleras och utandas ett antal olika gaser av patienten och kan behövas i olika mängder. När mängder av varje gas specificeras av en läkare, kan luftflödesgivare användas för att säkerställa att den önskade och korrekta kombinationen levereras till patienten. Denna information mäts och visas sedan på ventilatorpanelen.

• Temperatur

Installerat direkt i luftströmmen, termistoravkännande element och förpackade temperatursonder är utformade för att övervaka lufttemperaturen. Eftersom ont i halsen kan orsakas av att andas in kall, torr luft, försöker ventilatorer att mildra detta genom att använda varm, fuktig luft för att hjälpa patienter att andas mer bekvämt. Genom att kontrollera och övervaka temperaturen i lufttillförselsystemet kan en önskad värmenivå tillhandahållas. Detta uppnås genom att använda en mikrokontroller för att mäta och reglera luftströmstemperaturen.

• Tryck

För att säkerställa att önskade trycknivåer inte överskrids, kan tryckmonteringssensorer för kortmontering användas för att mäta luft- och syretryck. Tunga tryckomvandlare är särskilt användbara där högtryck, ståltryckportgränssnitt och / eller frätande media används.

• Fuktighet

Då fuktighetsgivare kan mäta tillförseln av varm och fuktig luft,förbättrar de patientkomforten. Att ha förmågan att övervaka all fukt i luftströmmen är avgörande för att kontrollera fuktnivåerna för att maximera patientens komfort.

Pneumatiska kretsar

I grund och botten består pneumatiska kretsar av röret, beslag, ventiler och regulatorer.

Regulatorer som vanligtvis finns i en ventilator inkluderar:

• Expiratorisk tryckregulator (PEEP-ventil)

Underhåller och kontrollerar positivt luftvägstryck med noggrant kontrollerade expirationsflödeshinder som vanligtvis är i form av en magnetventil.

• Inspirerande flödesregulator

Se till att andningskretsen får rätt, föreskrivet gasflöde. Typiskt används magnetventiler för detta ändamål och är belägna framför gasförsörjningen där de bäst placeras för att säkerställa att patienterna endast får noggrant uppmätta mängder gas.

Ställdon

Ställdon ger korrigerande åtgärder när uppmätta parametrar faller utanför räckvidden . Typiska exempel på ställdon inom ventilatorer inkluderar tryckventiler och flödesreglerventiler. Tryckregulatorer är till exempel fristående ventiler och ställdonskombinationer som kan användas för att begränsa flödet vid behov.

Förbrukningsvaror

Användning av kliniker, förbrukningsartiklar är delar som bortskaffas efter användning. De inkluderar självuppblåsande påsar, filter och tejp.

Programmerbara logiska styrenheter (PLC)

Idealisk för intelligenta luftkontrollsystem, PLC: er optimerar ventilationssystemens effektivitet genom att övervaka och reglera efter behov och genom att tillhandahålla korrigerande åtgärder vid behov. Detta möjliggörs med ingångs- och utgångskanaler (I / O) som är anslutna till sensorer och ställdon. Många PLCer är utformade för att fungera automatiskt och kan också konfigureras för rengöring och underhåll.

Kreativa lösningar för ett vanligt problem

Medicinska ventilatorer är en kritisk resurs som för närvarande är en bristvara på grund av Coronavirus-pandemin. Eftersom dessa maskiner är viktiga för att underlätta andningen för de sjukaste patienterna, är det viktigt att möta den ökade efterfrågan. För att tillgodose detta behov går innovativa ingenjörer från olika industrier samman för att skapa ventilatordelar. Även om okunnighet med medicinteknisk utrustning, stängning av fabriker, förseningar med upphandling, social distansering och tidsbegränsningar är hinder som måste övervinnas, fortsätter tillverkarna att hjälpa till genom att erbjuda allmän utrustning och verkstadsutrymme för att hjälpa orsaken.

I Storbritannien har avdelningen för hälsa och socialvård börjat tillhandahålla ventilatorritningar till militäringenjörer och biltillverkare. Tillverkare som Fiat, Nissan, General Motors, Ford och Tesla har börjat konvertera sina anläggningar för att hjälpa till att producera ventilatorer. Vauxhall har erbjudit sig hjälp med 3D-tryckning av ventilationsdelar och flera UK-baserade Formula One-team har mobiliserat sina arbetskrafter för att hjälpa till med produktionen.

Dyson, en tillverkare av dammsugare, har också arbetat med detta projekt, lärt sig om utmaningarna med att designa ventilatorer och hitta lösningar för att tillverka de delar som krävs.

Kärnutmaningen var hur man utformar och levererar en ny sofistikerad medicinsk produkt i volym och på extremt kort tid.Nu handlar det om att få det i produktion.

James Dyson, ägare av Dyson

Även om denna utmaning är enorm, strävar ingenjörer och tillverkare att hjälpa genom att använda de resurser som de har och utforska möjligheterna att använda dessa på ett kreativt sätt.

Rekommenderade produkter