Diseño Ventilador Mecánico : 8 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:06

Présentation

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 une série 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: https://www.mediafire.com/file/3jvqzmoegv177sn/Vent …

Realizare un código base y lo subiré en los próximos días

Los archives 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 ….

Étape 1: Concepto De Ventilador Mecánico

Définition

La VM es un procedimiento de respiración artificial que sustituye o ayuda a la función ventilatoria de los músculos inspiratorios. Non es una terapia, es una intervención de apoyo, una prótesis externa y temporal que ventila al paciente mientras se corrige el problema que provoca su instauración.

Objets

Fisiológicos

• Proporcionar una ventilación alvéolaire adéquate. • Mejorar la oxigenación artérielle.

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

• Descargar los músculos ventilatorios.

Cliniques

Revertir la hipoxémie.

• Corregir la acidose respiratoire.

• Aliviar la disnea y el sufrimiento respiratorio.

• Prévenir ou résolver les atélectasies.

• Revertir la fatiga de los músculos respiratorios.

• Permitir la sedación y el bloqueo neuromusculaire.

• Diminuer la consommation d'O2 sistémico ou miocárdico.

• Réduire la pression intracrânienne.

• Estabilizar la pared torácica.

Fuente:

Étape 2: Diferencia De Ventiladores

En el mercado se encuentra una gran variéad 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 balón autohinchable cumpliendo la función de tomar aire del outdoor y bombarlo al sistema respiratorio del paciente mediante la compresión del balón y gracias a una retoro discolvula 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 completo, suple la función respiratoria del paciente en su completo, en tratamientose a tratamientose el système 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, licu adoro aire), interfaz gráfica, control de volumen y presión programable. La principale ventaja de utilizar un Ventilador Mecánico es la capacidad de realizar diversos sistemas de control: controlado, controlado asistido, con relación IE invertida, diferencial o pulmonar independiente, etc. Gracias a esto se realiza un soporte adecuado al pacienteas minimizando problem corto mediano y largo plazo. El diseño presentado cumple con las especificaciones sugeridas por la OMS (Organización Mundial de la Salud) descritas en la imagen.

Informations sur le Mas:

especialidades.sld.cu/enfermeriaintensiva / …

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

Étape 3: Sistema Neumático- Blender

Licuadora

Es el encargado de unir el aire y el oxigeno en porcentajes específicos, para esto se hace un análisis por medio de sensores y manualmente se controla el porcentaje por medio de las válvulas Puesto que el mezclador es un equipo costo se propone el si constante q 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 en forma de porcentaje en el hmi o interfaz por controlafica manual mientras se el funcionario de salud

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

Acumulador: Cumple la función de retención de los gas unidos hasta que requiere el paciente

Étape 4: Sistema Neumático-Humidificador

Humidificateur

Cumple la función de aportar humedad a los gas reduciendo el riesgo de que se multipliquen los microorganismos causantes de múltiples infecciones respiratores, y facilita la inhalación del paciente.

Partes de humidificador (no descritas en el plano porque se encuentra comercialmente con facilidad)

• Resistencia: Encargada de evaporar agua estéril
• Destinataire: Destinataire métallique capaz de transmitir el calor de la resistencia
• Moteur: Desplaza el vapeur
• Intercambiador: Combina el vapeur y el gaz

Unidad de mantenimiento: Control de presión que llega al paciente

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

Étape 5: Sistema Neumático- Control

Contrôleur

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 de a costo propo esta eleváado, un moteur paso a 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)

Acople rígido: 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

Étape 6: Sistema Neumático- Ventilador Paciente

Ventilateur patient

Esta propuesta es muy variable, puede cambiar la mayoría de Electro válvulas 2/2 por otras válvulas como 3/2 o de escape rápido. Esta es mi propuesta

Linea Principal

• 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 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

Líneas anexas a la principal

• 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
• Electro válvula 2/2 lower: Se utiliza para disminuir la presión en caso de ser muy alta y del sistema de 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: permite el escape de aire

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

Étape 7: Electrónica- Eléctrica

Electrónica electrica

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

Contrôleur

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

Adquisition de données

• 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: Es un convertisseur analogique numérique de 16 bits (realmente es de 15) avec une résolution de 0,15 mV, de 0V à 5V dc, gracias a esto es posible leer la señal de los sensores de presión sin la necesidad de un amplificador operacional, este tiene une communication de I2C
• Sensores de flujo: Los sensores vistos en el esquemático funcionan con pulsos, isos pulsos (1 tour) 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: Convertisseur de niveau logique se utiliza pour convertir la série e I2C de señales de 5V à 3.3V et viceversa

Puissance

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

Californie

• SSR40D: Es un rele de estado solido, se caracteriza por tener una larga vida útil, y una 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 continue

• IRF520N: Es un Mosfet de potencia, utilizado para la conmutación del solenoide de 24V, se acciona desde 3.3V
• Solenoide DC: es el encargado de hacer conmutar la válvula, en este caso se energiza a 24V DC

IHM

• 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.

Contrôleur

• Motor nema 17: Es un motor paso a paso con 200 pasos por vuelta, encargado de mover la válvula estranguladora, según requisitos 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

Se aconseja utilizar una fuente de computador puesto que contiene todos los voltajes requeridos para el 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