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空气即生命 | Faulhaber定制驱动解决方案让先进医疗产品运行更稳定可靠

供稿:福尔哈贝传动技术(太仓)有限公司 2020/4/20 14:19:17
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随着全球疫情的不断发展与变化,人们对医疗设备和防护用品的关注度越来越高。医疗技术在过去几年发展迅猛,医疗产品的优势也越来越明显,例如普通的麻醉面罩和人工呼吸器。

  麻醉机和通风系统可以让麻醉手术更加安全温和,驱动解决方案在这些要求极高的系统中也发挥着关键作用。

  德国德尔格公司(Draeger)的Zeus Infinity Empowered (IE) 麻醉机是现代科学技术进步与发展的一个例证。该麻醉机集多种功能于一体,包括发展成熟的通风治疗、监测、输注技术以及子功能自动化技术。

  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,同时带有可完全循环的呼吸功能。精准测定闭合系统中的麻醉气体能降低人体对气体和麻醉剂的摄取。此外,涡轮通风便于患者自由呼吸(自发呼吸)。因此在整个麻醉过程中,成人、儿童以及婴儿都能得到充分的通风。涡轮单元通常被称为风机单元,可以自如更换,能进行高温高压消毒,还可以在温度高达134 °C的蒸汽中进行深度处理。

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麻醉机将多种功能集为一体,包括成熟的通风治疗、监测、输注技术以及子功能的自动化技术。

  然而,它们对部件的要求很高,因为涡轮、驱动等部件必须能承受高温热蒸汽,选材至关重要。涡轮单元安装的所有部件会与患者呼吸的空气直接接触,因此需采用生物兼容性材料来制成。此外,涡轮单元的尺寸也必须紧凑,以确保置入麻醉机,同时还需易于更换和清洁。除了对生物兼容性和可靠性要求较高之外,电机也必须具有较高的功率密度。

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德尔格公司Zeus Infinity Empowered (IE) 麻醉机

  极具挑战的要求

  现有部件无法满足这些要求。“最终我们在FAULHABER找到了能帮助我们开发Zeus IE涡轮单元的技术专家。他们不仅具备驱动系统的技术知识,还具备专业的系统技术”,德尔格公司全球电子产品经理Torsten Theede高兴地说到。“从一开始,我们就展开了密切合作。现在Faulhaber为我们提供了整套即装即用型单元,包括针对我们应用100%定制的部件。”

  FAULHABER为风机装置定制的驱动解决方案

  风机单元安装的是无刷直流电机,它是驱动的基础。FAULHABER驱动还可用于极限操作环境,非常适用于对可靠性、精度和使用寿命要求较高的系统。这些驱动系统还具有运转极其平稳、噪音低、高性能、高动态,同时尺寸紧凑等典型特性。   尽管如此,风机单元所用的驱动系统仍是开发者需要面临的主要挑战,因为除了需要满足以上要求之外,驱动系统还需要在毫秒内实现加速和减速。这点至关重要,它能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必须具备快速精确的响应能力。   具有特殊性能的小型动力室   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24mm,长度为46mm。为了达到所需的性能指标,需对电机的磁铁和金属片进行优化。此外,选材是一大难题,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。例如,在选用球轴承时,开发人员需与外部专家合作,找到适用于极高速环境,同时还能匹配生物兼容润滑剂的最佳材料。

图片.png 德尔格公司Zeus Infinity Empowered (IE) 麻醉机内部细节

  从机械角度来看,该系统也非同一般:生成气流的叶轮泵直接安装在电机上。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EPROM(可擦除可编程只读存储器),可记录驱动历史。除了能读取序列号之外,EPROM还可以直接读取运行时间。该电机集成了霍尔传感器,其信号由主系统控制器进行处理。随后,控制器会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220mm。

  “这套装置在实际应用中表现非常好”,Theede评价道。“合作还在继续,我们Perseus A500麻醉工作站的涡轮单元同样是与Faulhaber合作的。该系统可提供成熟的通风策略,帮助患者随时自发呼吸,它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方案在其中也起到了功不可没的作用”,Theede总结到。

审核编辑(刘婷)
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