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救命呼吸机太难造?用了这款PLC+HMI一体机就成功了一半!

作者:www.cechina.cn2020.05.09阅读 4837


  图片来源:虹科电子

  “ 
  单一集成方案实现精确的医疗呼吸机控制及其自动化,快速实现对医疗呼吸机的功能响应。
  ”
  全球挑战:医疗呼吸机设备短缺
  呼吸机能拯救生命——这在此次新冠疫情期间更是如此。全球疫情流行导致了大量的重症患者,而很多重症患者唯一的希望便依赖于医疗呼吸机。分销商们争相抢购呼吸机,工厂也正在进行设备改造来进行呼吸机的生产,其他基础工程项目也在如火如荼的进行——在此之前,地球村从未如此团结一致地面对过任何的威胁。
  一台呼吸机难倒了全世界
  在疫情愈发严重之际,呼吸机的重要性不言而喻。但是呼吸机作为高端医疗设备,却具有“稀缺性”,全球数量有限CONTROL ENGINEERING China版权所有,且短期内无法大量生产,中美欧全世界都发愁。
  那么,呼吸机为什么这么难造呢?主要原因在于产业链遍及全球,制造一台呼吸机需要从全球采购零部件,呼吸机的大部零部件中国都可以制造,但是呼吸机的芯片还需要从欧洲进口。
  同样的,欧洲要制造呼吸机就必须从中国进口原材料。所以,呼吸机短期内无法实现大量生产,原因在于全球供应链的不稳定,互相依赖,谁也不能单独制造。
  在呼吸机的具体结构中控制工程网版权所有,其一般由供气装置(空气压缩机、氧气瓶等供氧装置)、控制装置(各类传感器、呼出阀、吸气阀)和病人气路(气体管道、湿化器和过滤器)组成。其中,传感器是获取相关数据和实现功能的重要部分,其控制装置是一台呼吸机的核心。可以说,解决了一台呼吸机的控制问题就成功了一半。
  轻易实现呼吸机自动控制
  呼吸机的控制要求比较复杂。
  但对于优尼创的PLC一体机来说,可以轻松实现侵入性和非侵入性两种呼吸模式的自动化集成。在本文中,虹科提供了使用优尼创PLC、HMI以及相关组件实现连续的压力控制的方案。

  使用优尼创PLC一体机的优势 
  我们的操作面板显示清晰,波形显示反映患者状态-并减少操作员的风险:
  ●戴手套:触摸板可由戴手套的人员操作;
  ●隔离:通过手机或平板电脑远程接入和控制呼吸机;
  ●内置报警系统:设置警报,向员工手机和邮箱发送警报通知;
  ●管理员工访问权限:轻松设置访问等级,例如护士、医生、呼吸治疗师等;
  ●易于集成:与任何CPR系统集成;
  使用优尼创进行呼吸机压力控制 
  虹科提供的本案例为一通用案例,基于Unistream系列PLC+HMI一体机实现呼吸机的不间断压力控制。
  呼吸机的情况都展示在一体机的显示屏上——并且还可通过其他设备远程进行访问和控制。

  通过HMI人机界面www.cechina.cn,医护人员可以:
  ●接入以及改变以下设置:
  - 呼吸频率;
  - 吸气/呼气比例;
  - 供给压力;
  - 呼气末正压控制;
  - 氧气水平;
  ●查看气流以及压力图表;
  ●查看并对警报采取相应措施;
  ●查看呼吸机以及患者的关键性数据,这包括:
  - 实际压力;
  - 肺容量;
  - 实际呼气末正压;
  呼吸机的通用功能设计 
  下图展示了呼吸机的通用功能设计,实现持续不断监控压力的功能:

  用户输入参数
  ●呼吸频率(呼吸次/分钟)
  ●吸入/呼出比率(呼吸循环百分比)
  ●气道压(cm H2O)
  ●呼气末正压(cm H2O)
  ●吸入氧气浓度
  ●运行模式:压力供给/压力控制
  ●最小电平警报阈值
  ●供给气温和湿度;
  系统监控参数
  ●实际压力值(cm H2O)
  ●呼出潮量(ml)
  ●实际呼气末正压值(cm H2O)
  ●图表-呼气末正压值
  ●图表-气流
  运行规则
  本节介绍了呼吸机的主要原理:持续压力模式和压力供给模式
  ●使用空气中的氧气比例阀控制氧气含量;
  ●根据设定过程中确定的呼吸频率和吸气/呼气路率,管理呼吸周期;
  ●在紧急情况下停止呼吸机操作;
  吸气管理:
  持续压力模式(不允许患者自主呼吸)
  ●在吸气循环期间,系统保持吸气阀打开,呼气阀关闭;
  ●该系统使用气流传感器来跟踪吸入的空气量;
  压力供给模式(允许患者自主呼吸)
  ●当吸气阀和呼气阀都关闭时,压力降至“0”(正进行自主呼吸),系统打开吸气阀门以支持吸气过程;
  ●该系统使用气流传感器来跟踪吸入的空气量;
  呼气管理:
  ●在呼气周期内,只要测量到的PEEP压力高于配置的PEEP设定值,则系统保持呼气阀处于开启状态,吸气阀处于关闭状态;
  ●如果呼气阀关闭,PEEP压力升高,系统保持呼气阀打开,直到压力降低(在自然呼吸时)
  警报规则
  这些都是可以出发警报的情况。警报将显示在HMI屏幕上CRP会被记录下来,通知可以发送到员工手机上。
  ●吸气量必须超过规定的最小量;
  ●泄露检测-如果储存罐输出压力没有达到设定的气道压力;
  ●在呼气过程中,PEEP压力必须下降。如果在最小超时时间内没有变化,则设置报警(阀故障)
  ●在吸气周期内CONTROL ENGINEERING China版权所有,气流压力必须下降(超时延迟)。如果没有CONTROL ENGINEERING China版权所有,则设置报警(吸气阀故障);
  ●供气温度低;
  ●供气温度高;
  ●过滤器更换;
  如何选择优尼创的PLC控制器?
  优尼创提供多种PLC控制器以及配件,满足您所有的应用需求:
  ●PLC系列——Unistream、Vision、Samba系列不同型号满足您各式各样的控制需求;
  ●HMI人机界面触摸屏:从3.5寸到15.6寸皆有;
  ●I/O模块——背板IO以及扩展IO模块;
  ●强大的数据处理能力——记录、操作和导出病人数据;
  ●配套伺服/驱动——一站式集成的控制方案;

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