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直流无刷电机 用于医疗人工呼吸

Draeger的Zeus Infinity Empowered (IE) 麻醉机是 现代科学技术能力的一个例证。该麻醉机将多种功能 集成为一个系统,包括成熟的通风治疗、监测、输注 技术以及子功能的自动化。

可替换部件的无菌涡轮机

该设备配备涡轮通风机,可作为封闭式麻醉系统 工作,带有完全循环呼吸功能。精准测定闭合系统 中的麻醉气体能够降低人体对气体和麻醉剂的摄取。此外,基于涡轮的通风能使患者随时自由呼吸(自发 呼吸)。因此在整个麻醉过程中,成人、儿童以及婴 儿都能有充分的通风。涡轮单元通常也被称为风机单 元。必要时可自如更换,并且能进行高温高压消毒,即能够在温度高达134 °C的蒸汽中进行深度处理。
但这对部件的要求也更高,因为涡轮、驱动器等必 须承受热蒸汽的高温。因此选材至关重要。涡轮单元 安装的所有部件与患者呼吸的空气直接接触,因此由 生物兼容材料制成。此外,涡轮单元的尺寸也必须紧 凑,以确保能装入麻醉机中,并易于更换和清洁。除 了生物兼容性和可靠性要求外,电机也必须具有较高 的功率密度。

直流无刷电机 用于医疗人工呼吸
FAULHABER为风机装置定制的驱动解决方案
直流无刷电机 用于医疗人工呼吸
前瞻性麻醉剂通风系统

极具挑战性的要求

现成部件无法满足这些要求。“ 最终我们在 FAULHABER公司内部找到了有能力帮助我们开发Zeus IE涡轮单元的合作人。他们不仅有驱动系统的技术知 识,还具备专业的系统技术”,Draeger的全球电子 产品经理Torsten Theede高兴地说到。“从一开始,我们就展开了密切合作。现在来自施奈赫市的专家为 我们提供了整套安装即用型单元。该单元包含了100% 针对我们应用定制的部件。”

风机单元安装的是无刷直流电机,作为驱动的基 础。FAULHABER电机的设计用于极限操作环境,因 此非常适用于对于可靠性、精度和使用寿命要求高的 系统来说。电机典型的特性包括运转极其平稳、可听 噪音低、高性能高动态以及尺寸紧凑。但风机单元所 需要的驱动系统仍是开发者面临的主要挑战:除了满 足以上要求外,驱动系统还必须实现毫秒内的加速和 减速。“这点很重要,能够确保患者不会被迫呼吸机 器内的空气。”“因此风机单元和驱动器必须能作出 快速精确的反应。”

直流无刷电机 用于医疗人工呼吸
麻醉机将多种功能集成为一个系统,包括成熟的通风 治疗、监测、输注技术以及子功能的自动化。
直流无刷电机 用于医疗人工呼吸
利用Draeger的Perseus A500,麻醉工作站可进行精准的配置,对工作流程进行最佳支持。

具有特殊特性的小动力室

他们直面挑战,成果斐然。为风机单元定制的无刷 直流电机安装在坚固的不锈钢外壳内。电机直径仅为 24mm,长度为46mm。为了达到所需的性能指标,必须对电机的磁铁和金属片进行优化。因为只能使用 生物兼容的润滑剂和粘合剂,并且整个单元必须承受 高温高压消毒,选择材料就成了一个难题。例如,选 用球轴承时,开发人员与外部专家进行合作,以找到 适用于极高速度环境下匹配于生物兼容润滑剂的最佳 材料。
从机械角度来看,该系统也是非同一般的:生成气 流的叶轮泵是直接安装在电机上的。两者之间的电气 连接埋在外部铸模材料中。此外,该铸模材料还集成 了一个EPROM,用于记录驱动历史。除了读取序列号 外,该EPROM甚至可以直接读取运行小时数。电机所 集成的霍尔传感器的信号由主系统控制器进行处理。 该控制器将根据麻醉和通风要求控制电机运转。整套 风机单元的直径为120mm,长度仅为220mm。
“这个装置在实际应用中表现非常好”,Theede 高兴地说到。“合作还在继续,我们Perseus A500麻 醉工作站的涡轮单元同样是与施奈赫市的驱动专家合 作的成果。该系统通常提供了成熟的通风策略,帮助 患者随时自发呼吸,已在多个诊所成功使用多年。“ 当然,风机单元的定制驱动解决策略也是功臣之一”,Theede总结到。

产品

直流无刷电机
高效无槽设计
高转矩或高转速,体积小,重量轻
动态加速和 减速性能好
噪音低
可提供各种传感器或无传感器选择
詳細信息

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