Disseny Ventilador Mecànic: 8 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:12

Introducció

Aquest projecte busca crear un circuit neumàtic, electrònic i elèctric, per a la construcció d’un prototip de Ventilador Mecànic encarregat de prestar suport vital a persones amb problemes respiratoris. Amb l’objectiu de crear un mecanisme més robust, proposa una sèrie de sensors i actuadors sensorials d’anàlisi del ritme respiratori. Con esto en mente, mira los siguientes parámetros: Porcentaje de oxígeno y aire (Blender), control de pressió i fluix, anàlisi de volum, anàlisi exhalatori, humitat del gas i visualització de gràfics del procés. Tot això regit per les directrius establertes per l'OMS (Organització Mundial de la Salut) exposes el 2 de març de 2020

Enlace de descarga: https://www.mediafire.com/file/3jvqzmoegv177sn/Vent …

Realització d’un codi base i el subir en els pròxims dies

Els arxius neumàtics i electrònics estan disponibles per a la seva descàrrega, si trobem algun error o algun comentari addicional agrairem el comentari, d’aquesta manera arribar a tenir un projecte més complet.

Sin mas que decir empecemos….

Pas 1: Concepte de Ventilador Mecànic

Definició

La VM és un procediment de respiració artificial que sustitueix o ajuda a la funció ventilatòria dels músculs inspiradors. No és una teràpia, és una intervenció de suport, una pràctica externa i temporal que es ventila al pacient mentre es corregeix el problema que provoca la seva instauració.

Objectius

Fisiològics

• Proporcionar una ventilació alveolar adequada. • Millorar l’oxigenació arterial.

• Abrir y distender la vía aérea y unidades alveolares. • Aumentar la capacitat residual funcional, imposant el colapso alveolar i el cierre de la via aèria al final de l’espiració.

• Descarregar els músculs ventilatoris.

Clínics

Revertir la hipoxèmia.

• Corregir l’acidosi respiratòria.

• Aliviar la malaltia i el sofriment respiratori.

• Prevenir o resolver atelectasias.

• Revertir la fatiga dels músculs respiratoris.

• Permetre la sedació i el bloqueig neuromuscular.

• Disminuir el consum d'O2 sistémico o miocárdico.

• Reduir la pressió intracraneal.

• Estabilitzar la pared toràcica.

Font:

Pas 2: Diferència de ventiladors

En el mercat es troba una gran varietat de ventiladors. En aquest cas especificarem dos, els Ambu i els Ventiladors Mecànics (El que es vol realitzar)

El resucitador és un dispositiu que ofereix suport vital al paciente per mitjà d'una bomba o pilota autohinchable complint la funció de prendre aire de l'exterior i bombardejar al sistema respiratori del paciente mitjançant la compressió del baló i gràcies a una vàlvula anti retorno o discrecional evita que l’aire exhalat del paciente retorne al balón, aquest sistema també pot replicar de manera automatitzada, sense embargament és un sistema controlador, és dir d’un suport ventilador complet, suple la funció respiratòria del paciente en el seu complet, en tractaments llargs sistema pot afectar el sistema respiratori del pacient generant dependència del respirador.

El ventilador mecànic, és un sistema automatitzat per a suport vital respiratori, es caracteritza per tenir sensors de pressió i fluix, especificació d’anàlisi del comportament del sistema respiratori del pacient i del sistema intern de la màquina, llicenciadora (unió d’oxigen i aire), interfaz gràfica, control de volum i pressió programable. La principal ventaja d’utilitzar un ventilador mecànic és la capacitat de realitzar diversos sistemes de control: controlat, controlat assistit, amb relació IE invertida, diferencial o pulmonar independent, etc. cort mediano y largo plazo. El disseny presentat es completa amb les especificacions sugerides per l’OMS (Organització Mundial de la Salut) descrites en la imatge.

Mas informacion:

especialidades.sld.cu/enfermeriaintensiva / …

www.paho.org/es/documentos/especificacione …

Pas 3: Sistema Neumático- Blender

Licuadora

Es l’encarregat d’unir l’aire i l’oxigen en percentatges específics, per això es fa un anàlisi per mitjà de sensors i manualment es controla el percentatge per mig de les vàlvules Puesto que el mezclador és un equip de cost se proposa el següent sistema q constant Delaware:

Vàlvules estranguladores: Son les encargades de determinar la quantitat de fluix que passa d'oxigen i d'aire pel sistema i controlar el percentatge de cada una de les mismes

Sensors de pressió i fluix: Son els encargats d’anàlisi del percentatge de fluix i pressió (la referència del sensor especificada contemplar les presions modificades en hospitals per a aquests gasos) i mostrar-lo en forma de percentatge en el meu o interfície gràfica mentre es controla manualment per el funcionari de salut

Vàlvules anti retorno: Encargadas de evitar que los gases choquen y el retorno de los mismos

Acumulador: Cumple la funció de retenció dels gasos units fins que requereix el pacient

Pas 4: Sistema Neumàtic-Humidificador

Humidificador

Compleix la funció d’aportar humitat als gasos reduint el risc de que es multipliquin els microorganismes causants de múltiples infeccions respiratòries, i facilitin la inhalació del pacient.

Partes d'humidificador (no es descriu en el pla perquè es troba comercialment amb facilitat)

• Resistència: Encargada d’evaporar aigua estèril
• Destinatari: destinatari metàl·lic capaç de transmetre el calor de la resistència
• Motor: Desplaça el vapor
• Intercambiador: Combina el vapor i el gas

Unitat de manteniment: Control de pressió que arriba al pacient

Llaves de pas: Encargades de determinar si la línia principal passa per l’Humudificador o directe a via principal

Pas 5: Sistema Neumático- Control

Controlar

Específicament per al control dels ventiladors mecànics que utilitzen una vàlvula proporcional o una vàlvula servontrolada per determinar el fluix del gas, sense embarcament posat que siguin vàlvules no son fàcilment accessibles i que tinguin un cost elevat, es proponi la utilització de vàlvules estranguladores acoplades a un motor pas a pas.

Vàlvules estranguladores: Permiten el pas regulat de fluix d’aire manualment per tornillo

Motor nema 17: Motor pas a pas de 200 passos 1, 8 graus / pas amb una velocitat recomanada de 1ms per pas (se especifica el circuito en la parte electrónica)

Acople rígido: encargado d'unir la válvula estranguladora amb el motor pas a pas

En la imatge es pot observar el mètode de connexió entre els tres components identificats i el símbol en el circuit neumàtic

Pas 6: Sistema Neumàtic- Ventilador Pacient

Ventilador pacient

Aquesta proposta és molt variable, pot canviar la majoria d’electro vàlvules 2/2 per altres vàlvules com a 3/2 o d’escapament ràpid. Esta es mi propuesta

Línia Principal

• Sensors de pressió i fluix a la part esquerra: encarregats d’analitzar la pressió (en aquest cas té un rang acordat a l’especificat per l’OMS) i volumen del gas que ingresa al pacient,
• Sensors de pressió i fluix de la dreta: s’encarregaran d’analitzar la respiració del pacient, el sensor de pressió d’aquest punt analitzarà les presions negatives per fer anàlisis de l’exhalació (totes les referències estan exposades en cada un dels plans)
• Electro válvula 2/2: permet el pas del gas, activar / desactivar, colocar el control de la pressió i el volumen prèviament configurat
• Vàlvules anti retorno: evita que retorne el gas i permet en l'exhalació analitzar presions negatives

Línies anexes a la principal

• Electro válvula 2/2 superior: permet que el paciente respiri directament de l’ambient, es pot substituir amb diverses vàlvules, aquesta és una de les opcions
• Electro válvula 2/2 inferior: S'utilitza per disminuir la pressió en cas de ser molt alt i del sistema de seguretat, al mateix q la anterior es pot reemplaçar per diverses vàlvules

Línia d’exhalació (línia que va des dels pulmons cap a baix)

• Vàlvula anti retorno: permet que en la inhalació no passi aire ambient
• Electro válvula 2/2: permet l’escapament de l’aire

Els filtrats utilitzats en tot el circuit son per a limpieza del gas

Pas 7: Electrònica-Elèctrica

Electrònica elèctrica

El funcionament del sistema consta de 5 parts: controlador, potenciació, adquisició de dades, hmi (interfaz usuari maquina) i control. Arxiu llest per a descàrrega en PDF

Controlador

ESP32: Verifique la utilització d’aquesta plataforma per la seva velocitat de processament, la seva capacitat per a interrupcions físiques i de temps, el seu baix cost, facilitat de programació, opcions de comunicació inalàmbrica, número de pins, i fàcil adquisició

Adquisició de dades

• Sensors de pressió: Les tres referències de sensors, son diferencials, en tots els casos es tracten el diferencial respecte a l’ambient, la seva connexió és senzilla 5V, GND, i Salida de senyal, com s’especifica en el circuit
• ADS1115: És un convertidor analògic digital de 16 bits (realment és de 15) amb una resolució de 0.15 mV, de 0V a 5V dc, gràcies a això és possible llegir la senyal dels sensors de pressió sense la necessitat d’un amplificador operacional, este tiene una comunicación de I2C
• Sensors de fluix: Los sensores vistos en el esquemático funcionan con pulsos, estos pulsos (1 giro) han d’analitzar amb un temporitzador, relacionant-se amb la quantitat de girs respecte al temps. sense embargament aconseguit canviar-los per un sensor de quilogram calent, per a una millor precisió i millor higiene a l’hora de limpiar i fer manteniment a l’equip
• TXS0108: Conversor de nivell lògic que utilitza per convertir comunicació Serie i I2C de senyals de 5V a 3.3V i viceversa

Potència

Se realiza dos etapas de potencia tomando en cuenta el tipo de solenoide ya sea AC o DC segun lo requerido el fabricante

Califòrnia

• SSR40D: És un nom d’estat sol, es caracteritza per tenir una llarga vida útil, i una bona resistència a les altes freqüències de commutació
• Solenoide AC: is the encargado de fer commmutar la válvula, in this case is energiza a 110V AC

corrent continua

• IRF520N: És un Mosfet de potencia, utilitzat per a la commutació del solenoide de 24V, accionat des de 3.3V
• Solenoide DC: is the encargado de fer commmutar la válvula, in this case is energiza a 24V DC

IMH

• Pantalla NEXTION: és una pantalla tàctil capaç de mostrar gràfiques en temps real, es comunica per sèrie i té una gran facilitat de programació gràcies a tenir la seva pròpia interfície per a la mateixa
• Codificador: S'utilitza per determinar en el menú mostrat a la pantalla de l'opció requerida, això amb el fi de donar més vida útil a la pantalla
• Pulsador: Son los encargados realizan la opción de retorno y paro de emergencia de l'equip.

Controlar

• Motor nema 17: Es un motor pas a pas amb 200 passos per volta, encarregat de moure la vàlvula estranguladora, segons els requisits de la persona encargada
• Driver A4988: Es el encargado de la potencia del motor y el control, este se maneja con dos pines dir (direccion) step (paso)

Fuente

Es recomana utilitzar una font de computador posada que conté tots els voltatges requerits per al circuit

Els arxius neumàtics i electrònics es poden descarregar directament per aquesta plataforma de forma directa

Enlace de descarga:

www.mediafire.com/file/3jvqzmoegv177sn/Ventilador_Mec%25C3%25A1nico.rar/file