Hiljainen hengitysapu lääketieteellisessä käytössä
Lääketieteellisten laitteiden ja niiden komponenttien luotettavuus käytössä on erityisen tärkeää. Myös käytön helppous on tärkeää erityisesti käytettäessä uniapnealaitteita kotona tai hengityslaitteina tehohoitoyksiköissä. Jos esimerkiksi hengityslaitetta käytetään unen aikana, on laitteen sijaittava lähellä käyttäjää, eivätkä sen toimintaäänet saa häiritä unta. Näiden vaatimusten täyttämiseksi puhallinasiantuntija ebm-papst St. Georgenissa Schwarzwaldissa kehitti nämä vaatimukset täyttävän RV45-puhaltimen hengityslaitteille ja muille vastaaville dynaamisille sovelluksille. RV45 on turvallinen, luotettava, tehokas ja hiljainen.
Kuinka hengityslaitteen puhallin toimii?
Taustalla oleva tekniikka on helppo ymmärtää: puhaltimen tuottama ilmanpaine täyttää keuhkot ja siten tukee hengitystä. Mutta juju on yksityiskohdissa: sovellus vaatii erittäin nopeaa puhaltimen toimintaa, mikä asettaa pyörimisnopeuden kiihtyvyydelle ja hidastuvuudelle suuria vaatimuksia. Sitä ei ole kuitenkaan helppo toteuttaa. Hengityksen biologiset ominaisuudet vaativat sekä ilmavirtauksen että paineen nopeaa ja sujuvaa hallintaa. Esimerkiksi usein on välttämätöntä tuottaa korkea "puhalluspaine" lyhyeksi ajaksi hengitysjakson alussa. Tämä paine nostaa pehmeän kitalaen ja päästää ilman henkitorveen. Kuitenkin tätä alun korkeaa ilmanpainetta voidaan käyttää vain hyvin lyhyesti ja sen on noustava nopeasti mutta ei liian äkillisesti, jotta kitalaelle annettaisiin tarvittava aika henkitorven tyhjentämiseen. Pehmeän kitalaen avaamisen jälkeen paineen on laskettava nopeasti lääkärin määräämälle hengitystasolle, ja pysyttävä tällä tasolla. Potilaan hengityksen mukaista tukivirtausnopeutta ja -painetta on säädettävä jatkuvasti. Uloshengitystä varten paineen on laskettava jälleen nopeasti mutta ei äkillisesti, jotta uloshengitys on esteetön. Hengitysdynamiikassa on tyypillistä noin 200 ms:n hallinta-aika, kun virtausnopeus on noin 150 l / min ja paineen vaihtelu välillä 400 Pa -
2 000 Pa. Paine tulee pitää mahdollisimman alhaisena, ja keuhkovaurioiden välttämiseksi se ei koskaan saa ylittää 3500 Pa. Toisaalta myös virtausnopeuden säädettävyys on tärkeää, jotta vuodot voidaan kompensoida luotettavasti, esim. hengitysmaskin huonon istuvuuden takia tai parrakkailla käyttäjillä. Käytännössä virtausnopeus ja painevaihtelun säätely tapahtuu puhaltimen nopeutta säätämällä, eli sitä on nopeasti nostettava tai laskettava. Pienikokoinen RV45-puhallin mahdollistaa tarvittavan ilmavirran ja sen nopean säädön. Vaihtelevista pyörimisnopeuksista huolimatta RV45 on hiljainen, joten potilaan tai muiden lähellä nukkuvien uni ei häiriinny.
Teknologia terveyspalveluissa
Kuinka erilaiset vaatimukset voidaan muuntaa tuotteeksi, jota voidaan käyttää mahdollisimman yleisesti? Perusedellytyksenä on käyttää ilman kanssa kosketuksiin joutuvissa osissa FDA-yhteensopivia materiaaleja, jotka täyttävät maailmanlaajuisesti kaikki asiaa koskevat määräykset. Samanaikaisesti koko puhaltimen aerodynamiikka mukautettiin sovellukseen, mikä vähensi virtausääntä merkittävästi sekä korkeilla että alhaisilla kierroksilla. RV45 on suunniteltu käytettäväksi CPAP-laitteessa (jatkuva positiivinen hengitysteiden paine) sekä automaattisella paineen mukautuksella (APAP / auto APA ja BiLevel / BIPAP).
Jotta keskipakopuhallin toimisi optimaalisesti mahdollisimman monissa sovelluksissa, ebm-papstin insinöörit valitsivat käyttövoimaksi EC-moottorin. Voimakkaalla magneetilla varustetun roottorin alhainen hitausmomentti soveltuu vaadittuun dynamiikkaan. Simulaation ja testien avulla magneetin ja käämien suunnittelua optimoitiin. Samaan aikaan pyörimishäviöt ja rakenteen resonanssit on minimoitu. Koska EC-moottorin ainoat kuluvat osat ovat laakerit, mahdollisti huoltovapaiden kuulalaakereiden laskennallisen eliniän nostamisen 50 000 tuntiin L10IPC (25 °C). Tämä vastaa noin 6 250 yötä tai noin 17 vuotta 8 tunnin yöunilla.
Pyörimisnopeus jopa 50 000 rpm
Koska radiaalipuhaltimen siipipyörän ilmamäärä kasvaa suoraan pyörimisnopeuden funktiona ja sen paine pyörimisnopeuden neliössä, voi korkealla pyörimisnopeudella saada puhaltimesta erittäin kompaktin. Lääketieteellisessä versiossa ohjauselektroniikka ei ole rakennettu RV45-puhaltimen sisälle, vaan se on ulkoinen moduli, mikä tarjoaa etuja tekemällä puhaltimesta pienikokoisemman. Lääketieteellisestä laitteesta riippuen käyttäjällä voi olla oma, erityinen optimoitu ohjausjärjestelmä. Kuitenkin vakiotoimintaan tai nopeaan testikäyttöön on saatavana ohjausyksikkö, joka on erityisesti suunniteltu tälle moottorille. Tämä "Power Module RV45" soveltuu yksinkertaiseen nopeuden säätöön, ja sisältää kierroslukumittarin ulostulon tarjoten asiakkaalle plug and play -ratkaisun. Tämä voi olla hyödyllinen sekä lääketieteellisissä että teollisissa sovelluksissa, esim. polttokennojen dynaamiseen ilmanvaihtoon, ilmansuodatintekniikkaan, pakkauskoneisiin, savunilmaisujärjestelmiin, painettujen piirilevyjen tuotantoon tai kaasujen juottamisessa ja hitsaamisessa tarvittaviin poistoilmajärjestelmiin sekä hengityslaitteisiin ja vastaaviin laitteisiin. Nyt testattavana on myös RV45-malli, jossa on moottorin päähän integroitu elektroniikka.
Taloudellinen ja kompakti
RV45 on erittäin kompakti, kooltaan vain 64 x 69,5 x 54,5 mm ja on saatavana 12 ja 24 VDC. Virrankulutus on noin 43 W vapaalla puhalluksella, mutta sovelluskäytössä joissa pyörimisnopeutta rajoitetaan, saattaa virrankulutus olla keskimäärin 20 W alhaisempi. Tämä mahdollistaa myös pitkät käyttöajat akulla. Korkea virrankulutus on lyhytaikaista kiihdytyksessä, joita tapahtuu sovelluksen dynaamisessa toiminnassa. Suurin vapaasti puhallettava ilmavirta on jopa 410 l / min ja suurin paineen nousu on yli 5000 Pa. Tämä riittää myös suuriin keuhkotilavuuksiin ja vaikeisiin hengitysongelmiin. Puhallin on kevyt, vain 135 g, ja kaikki sen ilman kanssa kosketuksissa olevat osat on valmistettu FDA-yhteensopivista materiaaleista, jotka ovat vaarattomia ihmisen hengitysfysiologialle. Värähtelyä vaimentavien materiaalien ja optimoidun aerodynaamisen suunnittelun ansiosta käyntiääni on hiljainen, samalla tasolla kuin kuiskaava keskustelu. Puhaltimessa on myös ääntä eristävä kotelo, jotta se häiritsisi unta mahdollisimman vähän.
