Diseño Ventilador Mecánico: 8 degraus

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:35

Introducción

Este projeto busca criar um circuito neumático, eletrônico e eléctrico, para a construção de um protótipo de Ventilador Mecânico encargado de prestar soporte vital a uma pessoa com problemas respiratórios. Com o objetivo de criar um mecanismo más robusto, propor uma série de sensores e atuadores sensores de análise do ritmo respiratório. Con esto en mente, mira los siguientes parámetros: Porcentaje de oxígeno y aire (Blender), controle de presença e fluxo, análise de volume, análise de exalação, humedad del gás e visualização de gráficos do processo. Todo esto regido por las directrices estabelecidas por la OMS (Organización Mundial de la Salud) expuestas el 2 de marzo de 2020

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

Sin mas que decir empecemos….

Etapa 1: Concepto De Ventilador Mecánico

Definición

La VM é um procedimento de respiração artificial que sustitui o ayuda a la función ventilatoria de los músculos inspiratorios. Não é uma terapia, é uma intervenção de apoyo, uma prótese externa e temporal que ventila al paciente mientras se corrige o problema que provoca sua instauração.

Objetivos

Fisiológicos

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

• Abrir e distender a via aérea e unidades alveolares. • Aumentar a capacidade residual funcional, impulsionando o colapso alveolar e o centro da via aérea ao final da espiração.

• Descargar los músculos ventilatorios.

Clínicos

Revertir la hipoxemia.

• Corregir la acidose respiratoria.

• Aliviar la disnea y el sufrimiento respiratorio.

• Prevenir o resolver atelectasias.

• Reverter a fadiga dos músculos respiratórios.

• Permitir la sedación y el bloqueo neuromuscular.

• Disminuir el consumo de O2 sistémico o miocárdico.

• Reducir la presión intracraneal.

• Estabilizar la pared torácica.

Fuente:

Etapa 2: Diferencia De Ventiladores

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

El resucitador ambu es un dispositivo que oferece soporte vital al paciente por medio de uma bomba ou balon autohinchable cumpliendo la function de tomar aire del exterior y bombearlo al sistema respiratorio del paciente mediante la compressión del balon y gracias a una válvula anti retorno ou evita discrecional que o ar exalado do paciente retorna ao balanço, este sistema também pode replicar a manera automatizada, sem embargo é um sistema controlador, é decir de um soporte ventilador completo, basta a função respiratória do paciente em seu completo, em tratamientos largos sistema puede afectar o sistema respiratório do paciente gerando dependência do respirador.

El ventilador mecânico, é um sistema automatizado para soporte vital respiratorio, se as características por tener sensores de presión y flujo, especificación de analisis el comportamiento del sistema respiratorio del paciente y del sistema interno de la máquina, licuadora (unión de oxígeno y air), interface gráfica, controle de volume e presença programável. O principal fator de utilização de um Ventilador Mecânico é a capacidade de realizar diversos sistemas de controle: controlado, controlado assistido, com relação IE invertida, diferencial o pulmonar independente, etc. corto mediano y largo plazo. El diseño presentado cumple con las especificaciones sugeridas por la OMS (Organización Mundial de la Salud) feita en la imagen.

Mas informacion:

especialidades.sld.cu/enfermeriaintensiva /…

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

Etapa 3: Sistema Neumático- Liquidificador

Licuadora

Es el encargado de unir el aire y el oxigeno en porcentajes específicos, para esto se hace un analise 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 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 analisis el porcentaje de flujo y presión (la referencia del sensor fornece contemplar las presiones modificadas en hospitales para dichos gas) e mostrarlo em forma de porcentagem no hmi o interfaz gráfico mientras se control manualmente por el funcionario de salud

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

Acumulador: Cumple a função de retenção dos gases unidos hasta que requer o paciente

Etapa 4: Sistema Neumático-Umidificador

Humidificador

Cumple la función de aportar humedad a los gases reduciendo el riesgo de that se multipliquen los microorganismos causantes de múltiples infecciones respiratorias, y facilita la inalación del paciente.

Partes de umidificador (sem alteração no plano porque se encuentra comercialmente com facilidade)

• Resistencia: Encargada de evaporar agua estéril
• Destinatário: Recipiente 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 principal pasa por el Humudificador o direto a via principal

Etapa 5: Sistema Neumático- Controle

Controlar

Especificamente para o controle dos ventiladores mecânicos se utilizar uma válvula proporcional ou uma válvula servontrolada para determinar o fluido do gás, sem embargo que estas válvulas não são fáceis de acesso e tienen un costo elevado, se propone a utilização de válvulas estranguladoras acopladas a un motor 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)

Pessoas rígido: encargado de unir la válvula estranguladora con el motor paso a paso

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

Etapa 6: Sistema Neumático- Ventilador Paciente

Ventilador paciente

This 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

Línea 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 that ingresa al paciente,
• Sensores de presión y flujo de la derecha: se encargan de analizar a respiração do paciente, o sensor de presión de este ponto analiza las presiones negativas para hacer analisis de la exhalación (todas as referências están expuestas em cada um dos planos)
• Electro válvula 2/2: permite a passagem do gás, ativar / desativar, colocar o controle da pressão e do volume previamente configurado
• Válvulas anti retorno: evita que retorna o gás e permite na exalação analizar presiones negativas

Líneas anexas a la principal

• Electro válvula 2/2 superior: permite que o paciente respire diretamente do ambiente, esta pode ser remplazada com várias válvulas, esta é uma das opções
• Electro válvula 2/2 inferior: Se utiliza para disminuir a pressão em caso de ser muy alta e do sistema de segurança, igual q la anterior se pode reemplazar por diversas válvulas

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

• Válvula anti retorno: permite que na inalação no pase aire ambiente
• Electro válvula 2/2: permite a fuga de ar

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

Etapa 7: Electrónica- Eléctrica

Electrónica eléctrica

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

Controlador

ESP32: Verifique a utilização de esta plataforma por sua velocidade de processamento, sua capacidade para interrupções físicas e de tempo, seu custo extra, facilidade de programação, opções de comunicação inalambrica, número de pinos, e aquisição fácil

Adquisición de Datos

• Sensores de presión: Las tres referencias de sensores, son diferenciales, en todos os 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: É um conversor analógico digital de 16 bits (realmente es de 15) com uma resolução de 0,15 mV, de 0V a 5V dc, gracias a esto é possível ler o señal de los sensores de presión se a necesidad de um amplificador operacional, este tiene una comunicación de I2C
• Sensores de flujo: Los sensores vistos no 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 um sensor de hilo caliente, para mejor precisão y mejor higiene a la hora de limpiar y hacer mantenimiento al equipo
• TXS0108: Conversor de nível lógico se utiliza para convertir comunicación Serie e I2C de señales de 5V a 3.3V y vice-versa

Potencia

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

Califórnia

• SSR40D: Este é um estado sólido, se destacar 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 continua

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

HMI

• Pantalla SEGUINTE: 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 e determinar o menú identificando na tela, a opção necessária, está com o fim de dar más vida útil na tela.
• Pulsador: Son los encargados realizan la opción de retorno y paro de emergencia del equipo.

Controlar

• Motor nema 17: É um motor paso a paso con 200 pasos por vuelta, encargado de mover la válvula estranguladora, según requisitos de la persona encargada
• Motorista 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 usar um fuente de computador puesto que contiene todos los voltajes requeridos para el circuito

Los archivos neumáticos e 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