Diseño Ventilador Mecánico: 8 Hakbang

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:11

Introducción

Este proyecto busca crear un circuito neumático, electrónico y eléctrico, para la construcción de un prototipo de Ventilador Mecánico encargado de prestar soporte vital a personas con problemas respiratorios. Con el objetivo de crear un mecanismo más robusto, propone una serie de sensores y actuadores sensores de análisis del ritmo respiratorio. Con esto en mente, mira los siguientes parámetros: Porcentaje de oxígeno y aire (Blender), control de presión y flujo, análisis de volumen, análisis exhalatorio, humedad del gas y visualización de gráficos del proceso. Todo esto regido por las directrices establecidas por la OMS (Organización Mundial de la Salud) expuestas el 2 de marzo de 2020

Enlace de descarga:

Realizare un código base y lo subiré en los próximos días

Los archivos neumáticos y electrónicos están disponibles para su descarga, si encontramos algún error o algún comentario adicional agradecería el comentario, de esta manera llegar a tener un proyecto más completeo.

Sin mas que decir empecemos….

Hakbang 1: Concepto De Ventilador Mecánico

Definición

Ang VM ay isang pamamaraan ng pag-arte ng artipisyal na suporta o pagbibigay ng kasiyahan sa pamamagitan ng pagpapasigla ng inspirasyon. Walang isang terapia, es una na interbensyon ng apoyo, una prótesis externa y temporal que ventila al paciente mientras se corrige el problema que provoca su instauración.

Mga Objetivos

Fisiológicos

• Proporcionar una ventilación alveolar adecuada. • Mejorar la oxigenación arterial.

• Abrir y distender la vía aérea y unidades alveolares. • Aumentar la capacidad residual funcional, impidiendo el colapso alveolar y el cierre de la vía aérea al final de la espiración.

• Descargar los músculos ventilatorios.

Clínicos

Revertir la hipoxemia.

• Corregir la acidosis respiratoria.

• Aliviar la disnea y el sufrimiento respiratorio.

• Prevenir o resolver atelectasias.

• I-revertir la fatiga de los músculos respiratorios.

• Permitir la sedación y el bloqueo neuromuscular.

• Huwag paganahin ang O2 sistémico o miocárdico.

• Reducir la presión intracraneal.

• Estabilizar la pared torácica.

Fuente:

Hakbang 2: Diferencia De Ventiladores

En el mercado se encuentra una gran variedad de ventiladores. En este caso especificaremos dos, los Ambu y los Ventiladores Mecánicos (El que se desea realizar)

El resucitador ambu es un dispositivo que proporciona soporte vital al paciente por medio de una bomba o balon autohinchable cumpliendo la función de tomar aire del exterior y bombearlo al sistema respiratorio del paciente mediante la compresión del balón y gracias a una válvula anti retorno o discrecional que el aire exhalado del paciente retorne al balón, este sistema también puede replicar de manera automatizada, sin embargo es un sistema controlador, es decir da un soporte ventilador completeo, suple la función respiratoria del paciente en su completeo, en tratamientos Laros sistema puede afectar el sistema respiratorio del paciente generando dependencia del respirador.

El ventilador mecánico, es un sistema automatizado para soporte vital respiratorio, se caracteriza por tener sensores de presión y flujo, especificación de análisis el comportamiento del sistema respiratorio del paciente y del sistema interno de la máquina, licuadora (unión de oxígeno y aire), interfaz gráfica, control de volumen at presable programable. Ang punong guro ng paggamit ng un Ventilador Mecánico es la capacidad de realizar diversos sistemas de control: controlado, controlado asistido, con relación IE invertida, diferencial o pulmonar independientee, atbp. corto mediano y largo plazo. El diseño presentado cumple con las especificaciones sugeridas por la OMS (Organización Mundial de la Salud) paglalarawan en la imagen.

Mas informacion:

especialidades.sld.cu/enfermeriaintensiva /…

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

Hakbang 3: Sistema Neumático- Blender

Licuadora

Ang mga ito ay napapaloob sa unir el aire y el oxigeno en porcentajes específicos, para sa isang lugar na ito ay hindi napapaloob sa mga medio de sensores at manualmente se controla el porcentaje por medio de las válvulas Puesto que el mezclador es un equipo costo se propone el siguiente sistema q Constante Delaware:

Válvulas estranguladores: Son las encargadas de determinar la cantidad de flujo que pasa de oxigeno y de aire por el sistema y controlar el porcentaje de cada una de las mismas

Sensores de presión y flujo: Son los encargados de análisis el porcentaje de flujo y presión (la referencia del sensor especificada contemplar las presiones modificadas en hospitales para dichos gas) y mostrarlo for forme de porcentaje en el hmi o interfaz gráfica mientras se controla manualment el funcionario de salud

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

Acumulador: Cumple la función de retención de los gases at hindi kinakailangan upang mag-elect

Hakbang 4: Sistema Neumático-Humidificador

Humidificador

Cumple la función de aportar humedad a los gases reduciendo el riesgo de que se multipquen los microorganismos causantes de múltcepts infecciones respiratorias, y facilita la inhalación del paciente.

Mga Parte de humidificador (walang paglalarawan sa plano ng mga proyekto sa loob ng komersyal na negosyo)

• Resistencia: Encargada de evaporar agua estéril
• Tatanggap: Tagatanggap ng metálico capaz de transmitir el calor de la resistencia
• Motor: Desplaza el vapor
• Intercambiador: Combina el vapor y el gas

Unidad de mantenimiento: Control de presión que llega al paciente

Llaves de paso: Encargadas de determinar si la línea punong pasahero por el Humudificador o directo a vía principal

Hakbang 5: Sistema Neumático- Pagkontrol

Controlar

Específicamente para el control de los ventiladores mecánicos se utiliza una válvula proporcional o una válvula servontrolada para determinar el flujo del gas, sin embargo puesto que estas válvulas no son de fácil acceso y tienen un costo elevado, se propone la utilización de válvopulo un motor paso isang paso.

Válvulas estranguladoras: Permiten el paso regulado de flujo de aire manualmente por tornillo

Motor nema 17: Motor paso a paso de 200 pasos 1, 8 grados / paso con una velocidad recomendada de 1ms por paso (se especifica el circuito en la parte electrónica)

Ang mga tao ay: encargado de unir la válvula estranguladora con el motor paso a paso

En la imagen se puede observar el método de conexión entre los tres componentes identificados y el símbolo en el circuito neumatico

Hakbang 6: Sistema Neumático- Ventilador Paciente

Ventilador paciente

Ang propuesta na ito ay nababago, naisip ng alkalde ng Electro válvulas 2/2 sa pamamagitan ng otras válvulas como 3/2 o de escape rápido. Esta es mi propuesta

Línea Punong-guro

• Sensores de presión y flujo en la parte izquierda: encargados de analizar la presión (en este caso tiene un rango acorde a lo especificado por la OMS) y volumen del gas que ingresa al paciente,
• Sensores de presión y flujo de la derecha: se encargan de analizar la respiración del paciente, el sensor de presión de este punto analiza las presiones negativas para sa hacer análisis de la exhalación (todas las referencias están expuestas en cada uno de los planos)
• Electro válvula 2/2: permite el paso del gas, activar / desactivar, colocar el control de la presión y el volumen previamente configurado
• Válvulas anti retorno: evita que retorne el gas y permite en la exhalación analizar presiones negativas

Ito ay anexas a la prinsipal

• Electro válvula 2/2 superior: permite que el paciente respire directamente del ambiente, esta puede ser remplazada con diversas válvulas, esta es una de las opciones
• Ang electro válvula 2/2 ay mas mababa: Magagamit mo ang mga ito sa loob ng isang taon na taon na ang nakaraan sa seguridad, al igual q la anterior se puede reemplazar por diversas válvulas

Línea de exhalación (línea que va desde los pulmones hacia abajo)

• Válvula anti retorno: permite que en la inhalación no pase aire ambiente
• Electro válvula 2/2: pahintulutan ang pagtakas mula sa aire

Los filtros utilizados en todo el circuito son para limpieza del gas

Hakbang 7: Electrónica- Eléctrica

Electrónica eléctrica

El funcionamiento del sistema consta de 5 partes: controlador, potencia, adquisición de datos, hmi (interfaz usuario maquina) y control. Archivo listo para descarga en PDF

Controlador

ESP32: Verifique la utilización de esta plataforma por su velocidad de procesamiento, su capacidad para interrupciones físicas y de tiempo, su bajo costo, facilidad de programación, opciones de comunicación inalambrica, número de pinos, y fácil adquisición

Adquisición de datos

• Sensores de presión: Las tres referencias de sensores, son diferenciales, en todos los casos se tratan el diferencial con respecto al ambiente, su conexión es sencilla 5V, GND, y Salida de señal, como se especifica en el circuito
• ADS1115: Walang pagbabago sa digital na 16 bits (real estate sa de 15) na may resolusyon ng 0.15 mV, sa 0V ng 5V dc, gracias a esto es posible leer la señal de los sensores de presión sin la necesidad de un amplificador operacional, este tiene una comunicación de I2C
• Sensores de flujo: Los sensores vistos en el esquemático funcionan con pulsos, estos pulsos (1 giro) se deben analizar con un temporizador, relacionando la cantidad de giros con respecto al tiempo. sin embargo aconsejo cambiarlos por un sensor de hilo caliente, para mejor precisión y mejor higiene a la hora de limpiar y hacer mantenimiento al equipo
• TXS0108: Ang Conversor de nivel ay maaaring magamit para sa pag-convert ng Serie e I2C de señales de 5V a 3.3V at viceversa

Potencia

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

California

• SSR40D: Hindi inilalabas ang estado, kung ano ang katangian ng isang tao sa iyo, at isang buena resistencia a las altas frecuencias de conmutación
• Solenoide AC: es el encargado de hacer conmutar la válvula, en este caso se energiza a 110V AC

corriente Continua

• IRF520N: Ito ay nasa labas ng potensyal, magagamit para sa pagtatapos ng 24V, sa isang pagkakataon sa 3.3V
• Solenoide DC: es el encargado de hacer conmutar la válvula, en este caso se energiza a 24V DC

HMI

• Pantalla NEXTION: es una pantalla táctil capaz de mostrar gráficas en tiempo real, se comunica por serie y tiene una gran facilidad de programación gracias a tener su propia interfaz para la misma
• Codificador: Se utiliza para determinar en el menú mostrado en la pantalla la opción requerida, esto con el fin de dar más vida útil a la pantalla
• Pulsador: Son los encargados realizan la opción de retorno y paro de emergencia del equipo.

Controlar

• Motor nema 17: Walang motor na paso con 200 pasos por vuelta, encargado de mover la válvula estranguladora, según Requisitos de la persona encargada
• Driver A4988: Ito ay ang encargado de la potencia del motor y el control, maaari kang mag-ayos sa dos pines dir (direccion) hakbang (paso)

Fuente

Se aconseja utilizar una fuente de computador puesto que contiene todos los voltajes Requeridos para sa circuito

Los archivos neumáticos y electrónicos los pueden descargar directamente por esta plataforma de forma directa

Enlace de descarga:

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