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ebmpapst用于呼吸機(jī)的RV45離心風(fēng)機(jī) 拯救睡眠呼吸暫停綜合癥

分類：行業(yè)動(dòng)態(tài) 1648人瀏覽 2019-06-26

標(biāo)簽：Ebmpapst RV45離心風(fēng)機(jī) 分享到：

在全球，40歲以上的人群中約有10％受到睡眠呼吸暫停的困擾，即在睡眠期間發(fā)生呼吸暫停的情況，也稱為睡眠呼吸暫停綜合癥。該病發(fā)病率達(dá)兩位數(shù)，男女比例約為5：1，白天疲勞和注意力缺陷是該疾病的主要癥狀。如果不積極治療，它還可能引起其他潛在并發(fā)癥，如高血壓、心功能不全（心輸出量減少）、心律紊亂或心肌梗塞。

有一種經(jīng)過驗(yàn)證的治療方法，通過控制空氣進(jìn)入肺部來維持身體自主的呼吸反射。現(xiàn)在，新型高動(dòng)態(tài)離心式風(fēng)機(jī)可通過對(duì)新鮮空氣進(jìn)行控制以提供呼吸支持。輕便高效的小型風(fēng)機(jī)也非常適合長(zhǎng)時(shí)間使用電池運(yùn)行，例如用于移動(dòng)式睡眠治療設(shè)備。醫(yī)療方面的其他應(yīng)用還包括重癥監(jiān)護(hù)儀通風(fēng)、粘液分泌激活和移動(dòng)式空氣過濾技術(shù)(例如呼吸保護(hù)裝置)。

醫(yī)療器械及其部件的可靠性尤為重要，特別是當(dāng)人們?cè)诩抑谢蛟谥匕Y監(jiān)護(hù)室中使用呼吸機(jī)時(shí)。此外，操作簡(jiǎn)單也同樣重要。人們?cè)谒咂陂g需將呼吸機(jī)放在身邊使用，因此設(shè)備不可產(chǎn)生工作噪聲而干擾用戶健康的睡眠。為了滿足這些要求，依必安派特德國(guó)St.Georgen的風(fēng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)專家開發(fā)了用于呼吸機(jī)的RV45離心風(fēng)機(jī)，它不僅安全可靠，而且安靜高效，能滿足此類要求的相關(guān)動(dòng)態(tài)應(yīng)用（圖1）。

圖1.RV45能提供高效安靜地氣流輸送。

機(jī)械通氣是如何工作的?

呼吸機(jī)的原理其實(shí)很簡(jiǎn)單：風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的空氣壓力往肺部充氣，從而支持呼吸。但某些細(xì)節(jié)很重要：這一應(yīng)用需要風(fēng)機(jī)進(jìn)行高度動(dòng)態(tài)的操作，這意味著風(fēng)速的快速變化。要在這樣動(dòng)態(tài)環(huán)境下保持平穩(wěn)運(yùn)行并不容易。呼吸的生物學(xué)特性要求迅速和平穩(wěn)地控制氣流和壓力。例如，吸氣時(shí)，需要在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生較高的“吹氣壓力”。在這種壓力的作用下，松弛的軟腭被抬起，讓空氣進(jìn)入氣管。然而，這種“初始高壓”施加的時(shí)間可能非常短暫，并必須快速穩(wěn)定上升，以便給上顎足夠的時(shí)間清理氣管。

軟腭打開后，壓力必須迅速降低到醫(yī)生規(guī)定的吸入水平，并維持住。為了匹配患者的呼吸，必須不斷調(diào)整支持的流速和壓力。在呼氣時(shí)，壓力必須再次迅速穩(wěn)定下降，但不能驟降，以免阻礙呼氣。就呼吸動(dòng)力學(xué)而言，典型的呼氣時(shí)間大約為200毫秒，流量約為150升/分鐘，壓力波動(dòng)從400帕到2,000帕，但需應(yīng)盡可能保持在3,500帕以下的較低水平，以避免肺部損傷。另一方面，為了能夠可靠地補(bǔ)償空氣泄漏，可調(diào)節(jié)的高體積流量是很重要的，例如，身體不適的用戶或留胡須者佩戴呼吸面罩的情況。為了在實(shí)踐中調(diào)節(jié)體積流量和壓力的變化，離心風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速必須隨之快速增加或減少。緊湊型風(fēng)機(jī)RV45在空氣動(dòng)力學(xué)和電機(jī)動(dòng)力學(xué)方面都進(jìn)行了優(yōu)化，可提供必要的空氣傳輸和驅(qū)動(dòng)技術(shù)。在運(yùn)行條件劇烈波動(dòng)的情況下，RV45仍能滿足絕對(duì)安靜的要求，以免打擾患者或旁邊睡覺人的睡眠。

基本前提是空氣接觸部件必須使用符合FDA標(biāo)準(zhǔn)的材料和全球通用的相關(guān)法規(guī)。同時(shí)，風(fēng)機(jī)整體的空氣動(dòng)力學(xué)原理需與相關(guān)應(yīng)用相匹配。無論是高轉(zhuǎn)速還是低轉(zhuǎn)速，噪音需顯著降低。

RV45設(shè)計(jì)用于持續(xù)氣道正壓通氣(CPAP)和壓力自適應(yīng)操作（APAP / auto APA和BiLevel / BIPAP）。電機(jī)、控制電子和空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)必須保證各部件互相支持，以便通過協(xié)同作用滿足各種不同的要求。

為了最大限度確保離心風(fēng)機(jī)適合各類應(yīng)用，依必安派特專家選擇了高動(dòng)態(tài)EC（電子換向）內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)裝置。轉(zhuǎn)子的低轉(zhuǎn)動(dòng)慣量加之強(qiáng)大的磁鐵，可滿足所需的動(dòng)力學(xué)要求。磁鐵和線圈設(shè)計(jì)通過仿真和測(cè)試進(jìn)一步得到優(yōu)化。同時(shí)，減少了制動(dòng)轉(zhuǎn)矩和噪聲污染，使效率得到提高。EC電機(jī)中的軸承極易磨損，在依必安派特嚴(yán)苛的內(nèi)部測(cè)試條件下，使用帶有特殊潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑的免維護(hù)滾珠軸承，可將電機(jī)使用壽命提高到50,000小時(shí)L10IPC(25°C)，相當(dāng)于6,250個(gè)夜晚，約17年(按每晚8小時(shí)的睡眠來統(tǒng)計(jì))。

離心風(fēng)機(jī)葉輪的輸送流速（線性）和輸送壓力（平方）隨轉(zhuǎn)速增加，高達(dá)50,000rpm的轉(zhuǎn)速可以使風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)非常緊湊。RV45風(fēng)機(jī)內(nèi)部不包含電機(jī)驅(qū)動(dòng)和控制電子元件，必須在外部接入，這樣可以使風(fēng)機(jī)與具體的應(yīng)用相匹配。根據(jù)具體的醫(yī)療設(shè)備，用戶可以自我優(yōu)化控制系統(tǒng)。但是，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品或快速測(cè)試應(yīng)用，可以使用制造商提供的控制模塊?！肮β誓KRV45”適用于簡(jiǎn)單的速度控制，包含轉(zhuǎn)速計(jì)數(shù)輸出，從而為客戶提供即插即用的解決方案，這在醫(yī)療和工業(yè)應(yīng)用中都非常有用，例如，用于燃料電池的動(dòng)態(tài)通風(fēng)、空氣過濾技術(shù)、包裝機(jī)、煙霧探測(cè)系統(tǒng)、印刷電路板生產(chǎn)或用于焊接和焊接氣體的排氣系統(tǒng)以及呼吸機(jī)等類似裝置。RV45系列中的某款機(jī)型的電機(jī)中帶有霍爾IC傳感器，可以開發(fā)更簡(jiǎn)單的控制電子設(shè)備，包括NTC溫度傳感器選件，以供客戶選擇。

RV45的結(jié)構(gòu)非常緊湊，僅為64x69.5x54.5毫米，可在12V和24V直流電壓下工作。在自由工況下的功耗約為43瓦，但在典型的調(diào)速應(yīng)用中，可平均降低20瓦，這也確保了電池能長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行。當(dāng)然，為了滿足高動(dòng)態(tài)運(yùn)行的要求，短期“全速運(yùn)行”產(chǎn)生的高功耗是不可避免的。風(fēng)機(jī)的最大自然空氣流量高達(dá)410升/分鐘，最大壓升超過5,000帕，這足以滿足肺容量較大及軟腭肥厚等用戶的需求。RV45僅重135克，所有與空氣接觸部件均由符合FDA標(biāo)準(zhǔn)的材料制成，這些材料對(duì)人體無害。得益于所選擇的減振材料和優(yōu)化的空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)，工作噪音降至最低，猶如耳語般的噪聲水平。風(fēng)機(jī)內(nèi)置于合適的隔音裝置中，從而保證了最低限度的睡眠干擾

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