ebmpapst用于呼吸機的RV45離心風機拯救睡眠呼吸暫停綜合癥

分類：行業(yè)動態(tài) 1650人瀏覽 2019-06-26

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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)過驗證的治療方法，通過控制空氣進入肺部來維持身體自主的呼吸反射?，F(xiàn)在，新型高動態(tài)離心式風機可通過對新鮮空氣進行控制以提供呼吸支持。輕便高效的小型風機也非常適合長時間使用電池運行，例如用于移動式睡眠治療設備。醫(yī)療方面的其他應用還包括重癥監(jiān)護儀通風、粘液分泌激活和移動式空氣過濾技術(例如呼吸保護裝置)。

醫(yī)療器械及其部件的可靠性尤為重要，特別是當人們在家中或在重癥監(jiān)護室中使用呼吸機時。此外，操作簡單也同樣重要。人們在睡眠期間需將呼吸機放在身邊使用，因此設備不可產(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St.Georgen的風機和驅動專家開發(fā)了用于呼吸機的RV45離心風機，它不僅安全可靠，而且安靜高效，能滿足此類要求的相關動態(tài)應用（圖1）。

圖1.RV45能提供高效安靜地氣流輸送。

機械通氣是如何工作的?

呼吸機的原理其實很簡單：風機產(chǎn)生的空氣壓力往肺部充氣，從而支持呼吸。但某些細節(jié)很重要：這一應用需要風機進行高度動態(tài)的操作，這意味著風速的快速變化。要在這樣動態(tài)環(huán)境下保持平穩(wěn)運行并不容易。呼吸的生物學特性要求迅速和平穩(wěn)地控制氣流和壓力。例如，吸氣時，需要在短時間內產(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，讓空氣進入氣管。然而，這種“初始高壓”施加的時間可能非常短暫，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，必須不斷調整支持的流速和壓力。在呼氣時，壓力必須再次迅速穩(wěn)定下降，但不能驟降，以免阻礙呼氣。就呼吸動力學而言，典型的呼氣時間大約為200毫秒，流量約為150升/分鐘，壓力波動從400帕到2,000帕，但需應盡可能保持在3,500帕以下的較低水平，以避免肺部損傷。另一方面，為了能夠可靠地補償空氣泄漏，可調節(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。為了在實踐中調節(jié)體積流量和壓力的變化，離心風機的轉速必須隨之快速增加或減少。緊湊型風機RV45在空氣動力學和電機動力學方面都進行了優(yōu)化，可提供必要的空氣傳輸和驅動技術。在運行條件劇烈波動的情況下，RV45仍能滿足絕對安靜的要求，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標準的材料和全球通用的相關法規(guī)。同時，風機整體的空氣動力學原理需與相關應用相匹配。無論是高轉速還是低轉速，噪音需顯著降低。

RV45設計用于持續(xù)氣道正壓通氣(CPAP)和壓力自適應操作（APAP / auto APA和BiLevel / BIPAP）。電機、控制電子和空氣動力學設計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機適合各類應用，依必安派特專家選擇了高動態(tài)EC（電子換向）內轉子電機作為驅動裝置。轉子的低轉動慣量加之強大的磁鐵，可滿足所需的動力學要求。磁鐵和線圈設計通過仿真和測試進一步得到優(yōu)化。同時，減少了制動轉矩和噪聲污染，使效率得到提高。EC電機中的軸承極易磨損，在依必安派特嚴苛的內部測試條件下，使用帶有特殊潤滑脂潤滑的免維護滾珠軸承，可將電機使用壽命提高到50,000小時L10IPC(25°C)，相當于6,250個夜晚，約17年(按每晚8小時的睡眠來統(tǒng)計)。

離心風機葉輪的輸送流速（線性）和輸送壓力（平方）隨轉速增加，高達50,000rpm的轉速可以使風機的結構非常緊湊。RV45風機內部不包含電機驅動和控制電子元件，必須在外部接入，這樣可以使風機與具體的應用相匹配。根據(jù)具體的醫(yī)療設備，用戶可以自我優(yōu)化控制系統(tǒng)。但是，對于標準產(chǎn)品或快速測試應用，可以使用制造商提供的控制模塊?！肮β誓KRV45”適用于簡單的速度控制，包含轉速計數(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)應用中都非常有用，例如，用于燃料電池的動態(tài)通風、空氣過濾技術、包裝機、煙霧探測系統(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)以及呼吸機等類似裝置。RV45系列中的某款機型的電機中帶有霍爾IC傳感器，可以開發(fā)更簡單的控制電子設備，包括NTC溫度傳感器選件，以供客戶選擇。

RV45的結構非常緊湊，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，但在典型的調速應用中，可平均降低20瓦，這也確保了電池能長時間運行。當然，為了滿足高動態(tài)運行的要求，短期“全速運行”產(chǎn)生的高功耗是不可避免的。風機的最大自然空氣流量高達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標準的材料制成，這些材料對人體無害。得益于所選擇的減振材料和優(yōu)化的空氣動力學設計，工作噪音降至最低，猶如耳語般的噪聲水平。風機內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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