Схема вентиляции электрическая: Электрический нагреватель в системе приточной вентиляции.

Содержание

Электрический нагреватель в системе приточной вентиляции.

Электрические воздухонагреватели предназначены для нагрева или дополнительного подогрева воздуха в установках приточной вентиляции; и не являются основной системой отопления! Включение электрического нагревателя в систему приточной вентиляции имеет ряд требований, связанных прежде всего с пожарной безопасностью объекта.
Итак, какие это требования:

  • невозможность включения нагревателя в случае, если в нагреватель не поступает воздух;
  • выключение нагревателя в случае прекращения поступления воздуха в нагреватель или при снижении расхода воздуха ниже установленной границы;
  • доохлаждение после выключения нагревателя;
  • минимальная скорость движения воздуха в нагревателе 2 м/сек.;
Установка и монтаж:
Расстояние между нагревателем и остальными компонентами (колено, вентилятор, клапаны и т. д.) должно быть не менее 500 мм.
. Для управления мощностью нагревателя рекомендуется использовать можно использовать регулятор RV-1/2 (RV-3), прменить схему ступенчатого подключения ТЭНов электронагревателя (для этого, как правило необходимо внести некоторые изменения в заводскую схему электронагревателя) или регулировать скорость потока воздуха через нагреватель (что не всегда оправдано, ведь основная задача системы вентиляции именно подача свежего воздуха!).
Необходимую мощность электрического нагревателя можно посчитать по упрощённой формуле:
  • P=Q*0,34*∆t
  • P – мощность электронагревателя (Вт)
  • Q – расход воздуха (м3/час.)
  • ∆t – разница температур (0С)
Схематично система приточной вентиляции с электрическим калорифером представлена на рис. 1

Сразу замечу что на приведённой схеме отсутствуют некоторые элементы, такие как:

  • электропривод воздушной заслонки;
  • система подогрева воздушной заслонки;
  • датчк температуры воздуха в канале воздуховода b датчик температуры в помещение;
  • блок автоматики и управления;
напомню: «мы рассматриваем только элементы необходимые для защиты системы от пожара!»
На рисунке 2 приведена электрическая схема управления системой приточной вентиляции с электрическим калорифером.

Рассмотрим работу схемы: Кнопкой ПУСК включается контактор КМ3, его контакты КМ3.2 замыкаются, и запускается вентилятор калорифера; одновременно замыкаются его контакты КМ3.1, подготавливающие цепь питания контактора КМ2, отвечающего за включение электрокалорифера. После разгона электродвигателя вентилятора замыкаются контакты DPA2.1 датчика перепада давления DPA2 и дают рарешение на включение контактора КМ2 управляющего работой электрокалорифера. При падение давления в датчике DPA2 его контакты разомкнут цепь питания контактора КМ2 и калорифер перестанет нагреваться. Для остановки системы вентиляции служит кнопка

СТОП, при её нажатие размыкаются контакты КМ3.1, КМ3.2, контактактор КМ2 обесточивается и напряжение с калорифера снимается, реле времени РВ1 своими контактами РВ1.1 ещё некоторое время будет удерживать контактор КМ1 во включенном состоянии, что необходимо для обеспечения доохлаждения ТЕНов электрокалорифера. Через время заданное реле времени РВ1, его контакты РВ1. 1 размыкаются и система вентиляции обесточивается полностью.
Электродвигатель вентилятора защищен тепловым реле РТЛ (на схеме отсутствует) на соответствующий ток (это типовая схема защиты электродвигателя).
В схеме присутствует датчик перепада давления DPA1, служащий для сигнализаци загрязнения фильтра, и как правило являющийся чисто информационной функцией.
Датчики TS1 и TS2 выполняют функции защиты от калорифера от перегрева (TS1) и защиты от вознкновения пожара (TS2). Датчик TS2 включается так же в цепь пожарной сигнализации.
В данной схеме нагреватели подключены все сразу для максимальной мощности нагрева помещения.
В качестве реле времени можно использовать реле GRT8-B1. Внешний вид реле и схема подключения показаны на рис. 3.

В заключение хочу привести внешний вид нагревателя электического для круглых каналов и датчика перепада давления:

Ну вот и всё, если у вас возникли вопросы воспользуйтесь нашей электронной почтой [email protected] ru, попробуем на них квалифицированно ответить. В строке письма «тема» пишите: «Системы вентиляции».
P.S. просьба, не задавать вопросов на которые последует ответ: «читайте внимательно статью».

Приточно-вытяжная система вентиляции Zehnder | Официальный сайт Zehnder в России

Почему вопрос вентиляции для вашего дома – ваш личный комфортный климат 365 дней в году?

Около 90% жизни мы проводом в помещении. Поэтому очень важно, чтобы микроклимат вашего дома был лучшим.

• Лучший возможный микроклимат у вас дома круглый год;
• Здоровье и хорошее самочувствие за счет постоянного притока свежего воздуха;
• Здоровый сон и наслаждение пребыванием дома;
• Низкий уровень CO2;
• Отсутствие сквозняков и шума, аллергенов и пыли.

Что такое действительно комфортная вентиляция Zehnder?

С комфортной вентиляцией Zehnder в вашем помещении постоянно высокое качество воздуха при низком энергопотреблении.

Компактность, бесшумность и скорость монтажа: Zehnder ComfoWell

Модульная система Zehnder ComfoWell состоит из свободно комбинируемых шумоглушителей, фильтров и распределителей, в трех вариантах монтажной ширины. Даже если пространство для монтажа очень ограничено, комбинация шумоглушителя и распределителя в минимальном исполнении занимает всего лишь 55 см.

ZEHNDER +
• Единственный на рынке шумоглушитель, который можно очищать
• Наличие всех функций для подготовки воздуха: шумоглушитель, фильтр тонкой очистки, угольный фильтр, воздухораспределитель
• Простой монтаж благодаря соединению компонентов с помощью раздвижных профилей
• Удобное присоединение воздуховодов с помощью концевых элементов с муфтами
• Максимальное снижение шума за счет возможности установки двух шумоглушителей друг за другом.

 

Выдающийся дизайн и функциональность
Видимая часть нашей вентиляционной системы не только функциональна, но и эстетична.

ZEHNDER +
• Широкий ассортимент анемостатов и дизайнерских решеток
• Оптимальный приток свежего воздуха без сквозняков
• Предотвращение загрязнений стен и потолков благодаря специально разработанному компанией Zehnder распределению потока
• Предотвращение загрязнений системы воздуховодов благодаря фильтрам на вытяжных анемостатах — только в системах Zehnder.

 

Бесшумное распределение свежего воздуха
Поступающий в помещения приточный воздух бесшумно смешивается с комнатным воздухом при помощи приточных и вытяжных клапанов. Дизайнерские решетки гармонично дополняют систему распределения воздуха.

 

Сравнение различных способов подачи свежего воздуха в дом

От открытой форточки до механической приточно-вытяжной вентиляции —существует много способов подачи свежего воздуха в помещения. Представляем краткий обзор их преимуществ и недостатков. Убедитесь сами.

 

Приточно-вытяжная вентиляция Zehnder – ваш лучший выбор!

Купить приточно-вытяжную вентиляцию, а также рассчитать установку, получить дополнительную информацию вы можете, заполнив форму ниже или обратившись к нашим официальным партнерам.

 

Электровоз ВЛ10 | Система вентиляции

Для полного использования мощностей и обеспечения нормальных условий работы тяговых двигателей, двигателей компрессоров, пусковых резисторов, резисторов ослабления возбуждения тяговых двигателей и индуктивных шунтов предусмотрена их принудительная вентиляция (рис. 186).

Схема принудительной вентиляции в обеих секциях электровоза идентична и осуществляется одним центробежным вентилятором Ц13-50 № 8, установленным в машинном помещении. Технические данные вентилятора следующие:

Частота вращения……… 1 050 об/мин

Диаметр рабочего колеса……. 800 мм

Подача ……. 43 500 м3/ч

Напор………… 208 кгс/м2

Потребляемая мощность. …… 54 кВт

Забор воздуха осуществляется через лабиринтные жалюзн, расположенные на крыше электровоза. Очищенный от пыли или влаги воздух, пройдя форкамеру, через патрубок попадает в вентилятор и выбрасывается из его кожуха двумя потоками в систему воздуховодов. Один поток (через воздуховоды, расположенные на уровне пола кузова) подается к тяговым двигателям. В ВВК эти воздуховоды установлены под блоками аппаратов, а в машинном помещении — под вентилятором. Воздуховод, идущий к тяговому двигателю IV (во 2-й секции к тяговому двигателю V), имеет ответвление к двигателю компрессора.

Расход воздуха на каждый тяговый двигатель должен быть не менее 95 м3/мин. Распределение воздуха по тяговым двигателям регулируется перемещением заслонок, установленных на выходе кожуха вентилятора (схема на рис. 187 графически соответствует сечению патрубка в месте установки заслонок). Так, увеличение расхода воздуха на тяговый двигатель 1 (VIII) может быть достигнуто за счет уменьшения расхода воздуха тяговыми двигателями IV (V) и 11 (VII).

В первом случае заслонку № 1 следует перемещать от себя, а во втором — заслонку № 4 следует перемещать на себя. Аналогично регулируют распределение воздуха и на других тяговых двигателях.

Второй поток воздуха подается к резисторам ослабления возбуждения, пусковым резисторам и индуктивным шунтам. Воздуховоды для этого потока (со специальными прорезями в желобах) расположены на уровне 2-го этажа ВВК над блоками аппаратов. Расход воздуха в этом потоке составляет 195 м3/мин. Выброс его в атмосферу производится через лабиринтные щели в крыше над ВВК, снабженные поворотными шиберами. В зимнее время шиберы должны быть повернуты в положение Закрыто, в летнее — Открыто.

Для поддержания в кузове давления выше атмосферного, необходимого для исключения подсоса и проникновения запыленного воздуха через неплотности в кузове, предусмотрен регулируемый выброс в кузов нагнетаемого вентилятором воздуха. Такой выброс осуществляется в зоне ВВК из окон в воздуховодах к тяговым двигателям 1 (VIII) и 11 (VII) и в машинном помещении из воздуховода к тяговым двигателям IV (V).

При этом избыточное давление в кузове должно быть равным примерно 3 мм вод. ст.

Рис. 187. Схема регулировки распределения воздуха по тяговым двигателям: 1 ■- тяга к заслонке; 2 — регулировочное устройство: 3 — заслонки

210

VI. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ЭЛЕКТРОВОЗОВ

⇐ | Расположение оборудования | | Электровоз ВЛ10 | | Общие сведения | ⇒

Система вентиляции и кондиционирования воздуха в Белгороде

Нормальное содержание кислорода в воздухе — 21%, если этот показатель снижается, то человек начинает ощущать недомогание. В помещении всегда найдутся источники загрязнения воздуха. Это и газовое оборудование (плита, водонагреватель), и бытовая химия, и мебель из ДСП. Современные системы вентиляции и кондиционирования позволяют не только организовать поступление свежего воздуха, но и очистить, увлажнить и охладить его.

Виды систем вентиляции

Системы вентиляции различают:

  1. По организации воздухообмена:
  • естественная,
  • принудительная (механическая).
  1. По функциональному назначению:
  • вытяжная,
  • приточная,
  • приточно-вытяжная.
  1. По области обслуживания:
  • местная,
  • общеобменная.
  1. По конструкции:
  • канальная,
  • безканальная.

Для принудительной подачи воздуха используют вентиляторы, которые тоже бывают нескольких видов:

  • осевые,
  • центробежные,
  • диагональные,
  • тангенциальные,
  • безлопастные.

Осевые вентиляторы отличаются простотой и небольшими размерами, они чаще всего используются в быту. Центробежные модели высоко эффективны, они применяются в больших помещениях: торговых залах, гаражах.

Диагональные представляют собой синтез двух предыдущих видов. Их производительность выше, чем у осевых вентиляторов, а размер и шумовые характеристики ниже, чем у центробежных. Они подходят для небольших и средних систем вентиляции и кондиционирования воздуха.

Равномерный поток воздуха дают тангенциальные вентиляторы, их применяют для создания воздушных завес. Безлопастные модели — инновационный вид бытовых вентиляторов. Они удобны, экономичны и абсолютно безопасны, но дороги и обладают довольно высоким уровнем шума.

Обслуживание систем вентиляции и кондиционирования

Все системы вентиляции и кондиционирования нуждаются в регулярном техническом обслуживании. Чтобы не допустить поломку устройства, необходимо вовремя устранять все возникающие неполадки.

В компании “Климат Комфорт” в Белгороде вы можете не только приобрести систему вентиляции и кондиционирования воздуха по выгодной цене, но и заказать профессиональное техническое обслуживание оборудования.

Проектирование вентиляции

 

 

Проектирование вентиляции любой сложности выполняем на основании архитектурно-строительных чертежей, технического задания на проектирование и пожеланий Заказчика, но в соответствии с требованиями СП 60. 13330.2016 и  с соблюдением Методических рекомендаций к СП 7.13130.2013. Проектирование вентиляции учитывает климатологические данные с расчетными параметрами наружного и внутреннего воздуха. Определяется источник теплоснабжения системы приточной вентиляции: электрическая сеть или вода. Согласно решения ГИП, в соответствии с СНиП и СанПиН выполняется расчет воздухообмена для обеспечения требуемых параметров качества воздуха в помещениях, определяется тип системы вентиляции с возможностью применения рекуперации. Далее определяется расположение вентиляционного оборудования, трассировка систем с зарисовкой в плане и аксонометрических схем.

 

Выполняем проектную и рабочую документацию по разделам: вентиляция, кондиционирование и дымоудаление с применением современных программ: Revit, AutoCAD, MagiCAD. Проектирование выполняется с учетом индивидуальных особенностей объекта, соответствующим назначениям помещений. Климатические нормативы  для жилых, общественных и промышленных помещений отличаются. При этом, по предварительному согласованию с Заказчиком результат работ выполненных схем предоставляем в форматах 2D или 3D.

 

 

 

    • Обложка, титульный лист
    • Содержание проекта
    • Состав проекта
    • Техническое задание (и технические условия) от Заказчика
    • Пояснительная записка  
    • Характеристики отопительно-вентиляционных систем
    • Теплотехнический расчет
    • Комплект рабочих чертежей
    • Спецификация оборудования и материалов,
    • Сертификаты соответствия на применяемые в проекте оборудование и материалы.

       

      Вентиляционное оборудование выбираем по принципам: высокое качество и надежность, оптимальное соотношение цены икачества, длительный моторесурс вентиляторов, адаптированность вентсистем для климатологической зоны объекта, соблюдение требований по уровеню шума. Техническое задание на проектирование отправлять нам по эл. почте: [email protected] или через форму обратной связи внизу страницы.

      Проектирование центрального кондиционера.  Читать далее…

      Стоимость проектирования. Читать далее…

      Обследование и паспортизация систем вентиляции. Читать далее…

       

      Проектирование систем вентиляции   Стоимость проектирования вентиляции   Проектирование центрального кондиционера    Монтаж систем вентиляции Промышленная вентиляция  VRF-система  Вентиляция бассейна  Вентиляция коттеджа  Вентиляция в квартире  Монтаж вентиляции для ресторанов и кафе   Вентиляция офиса   Обслуживание систем вентиляции    Проверка вентиляции Паспорт вентиляции  Обследование систем вентиляции  

       

      Электрический вентилятор для больниц

      Комментируйте ошибки или исправления, найденные для этой схемы, и получите шанс выиграть по-крупному!

      В настоящее время пандемия COVID-19, вызванная вирусом Короны, быстро распространяется по всему миру. Вирус Короны мутировал, и вторая волна распространяется по разным странам мира. Почти 148,52 миллиона человек во всем мире инфицированы, и около 3,134 миллиона человек умерли от этой коронавирусной инфекции. Вакцины для борьбы с COVID-19 уже поступили в аптеки.Сами по себе вакцины НЕ дают 100% защиты на всю жизнь от вируса короны.

      Также сообщается, что большинство из них, инфицированных вирусом короны, испытывают одышку в дополнение к температуре тела, кашлю и умирают из-за затрудненного дыхания. В больницах в Индии не хватает кислородных баллонов и аппаратов ИВЛ для перекачки кислорода, чтобы помочь этим пациентам с коронавирусом дышать. Это привело к смерти очень многих пациентов, страдающих от COVID-19. Хотя вакцины от COVID-19 доступны, в настоящее время доступным методом спасения жизни вновь инфицированных пациентов с COVID-19 является поставка в больницы кислородных баллонов и недорогих аппаратов ИВЛ.

      Помня об этом, компания Myna Electrical and Electronics Consultancy разработала один электрический вентилятор. Этот аппарат ИВЛ можно использовать для пациентов с COVID-19 и других пациентов с затрудненным дыханием. Модель этого электровентилятора была протестирована с использованием программного обеспечения на персональном компьютере. Результаты моделирования модели успешны. Модель разработана с использованием электронного преобразователя мощности переменного тока в переменный и постоянный, работающего в режиме постоянного тока. На вход подается питание 220 В, 50 Гц переменного тока. Это понижается до подходящей величины (24 В, 50 Гц, переменный ток) и подается на пару двунаправленных переключателей IGBT, работающих в режиме постоянного тока.К выходу силового электронного преобразователя подключены фильтр нижних частот и делитель потенциала для регулировки приложенного напряжения. Выход этого делителя потенциала подключен к якорю двигателя постоянного тока с постоянными магнитами (PMDC). Возможны два режима работы этого КПМД. В первом режиме постоянный ток подается положительной полярности на один вывод якоря, а другой отрицательный вывод заземлен. По истечении заданного периода времени полярность приложенного напряжения к клеммам якоря меняется на противоположную, так что двигатель постоянного тока с постоянным током начинает вращаться в противоположном направлении.Во втором режиме полярность приложенного постоянного напряжения поддерживается неизменной, так что двигатель постоянного тока работает только в одном направлении. Зубчатая передача и вращающийся диск, соединенные с валом двигателя PMDC с помощью металлических звеньев и толкателя, обеспечивают движение кривошипного вала, как в паровом двигателе, для нажатия и освобождения пластикового контейнера для подачи кислорода пациенту. Длина этих металлических звеньев и толкателя должна соответствовать размеру стола, на котором размещается этот электрический вентилятор, чтобы обеспечить желаемую производительность.

      Электрический вентилятор

      Предлагаемые блок-схемы электровентилятора показаны на рис. 1 (A), (B) и (C), а их установка показана на рис. 2. Ссылаясь на рис. 1 (A), 220 В, 50 Гц переменного тока питание подается на первичную обмотку трехобмоточного трансформатора. Выходные напряжения двух вторичных обмоток подаются на пару двунаправленных переключателей IGBT, а два других конца вторичных обмоток соединены вместе с землей. Выходные клеммы двух двунаправленных переключателей соединены вместе и подключены к фильтру нижних частот (RF, CF), а затем к делителю потенциала (RPOT).Переменная клемма RPOT подключена к положительной клемме двигателя постоянного тока, а отрицательная клемма заземлена.

      Схема привода затвора показана на рис. 1(B). Здесь выход тактового импульса с переменной частотой приводит в действие четырехбитный двоичный счетчик с повышением частоты. Заданное значение этого выходного сигнала счетчика затем декодируется с использованием логических вентилей, и этот выходной прямоугольный импульс подается как тактовый вход для счетчика деления на два. Выход этого счетчика деления на два подается на один вход логического элемента ИЛИ, а другой вход логического элемента ИЛИ поступает от селекторного переключателя SSW. Источник питания +5 В и его инвертированный выход с использованием вентиля НЕ образуют два входа SSW. Выбор входа +5 В или UDR с помощью SSW приводит к тому, что выход Q логического элемента ИЛИ остается ВЫСОКИМ (+5 В), всегда обеспечивая однонаправленное вращение двигателя постоянного тока. Если SSW переведен в положение BDR, выход Q логического элемента ИЛИ принимает как ВЫСОКИЙ, так и НИЗКИЙ (0 В), вызывая двухстороннее или двунаправленное движение двигателя PMDC. Этот выход Q логического элемента ИЛИ инвертируется с помощью логического элемента НЕ, дающего выходной сигнал Q_BAR. Эти выходы Q и Q_BAR подаются на четыре оптоизолятора, которые формируют привод затвора для пары двунаправленных переключателей на рис.1(А).

      Блок питания показан на рис. 1(С). Здесь питание переменного тока 220 В, 50 Гц подается на понижающий трансформатор, который обеспечивает выходное напряжение переменного тока 9 В, 50 Гц. Это вторичное выходное напряжение трансформатора затем выпрямляется с помощью двухполупериодного мостового выпрямителя, фильтруется и подается на вход регулятора напряжения ИС 7805. Выход +5 В стабилизатора ИС формирует источник питания для цифровых ИС на рис. 1 (B ). Этот выход 5 В микросхемы IC 7805 также подается на четыре преобразователя постоянного тока, каждый из которых дает выход +15 В для питания оптоизолятора на рис.1(Б).

      Привод затвора также может быть разработан с использованием встроенного микроконтроллера. Схема микроконтроллера PIC12F683, схема подключения привода затвора и блок-схема реализации привода затвора для пары двунаправленных ключей IGBT показаны на рис. 3(А), 3(В) и 3(С). Здесь, ссылаясь на фиг. 3(A), GP0, GP1 и GP4 используются в качестве выходных портов. Порты GP2 и GP3 являются входными портами. Тактовая частота 10 кГц подключена к порту GP2, который формирует вход TOCKI. Предварительная шкала 1:256 для часов выбирается с помощью регистра OPTION.Порт GP0 выдает тактовый сигнал с частотой 0,25 Гц с одинаковым временем включения и выключения. Порт GP1 всегда выводит логический ВЫСОКИЙ уровень (+5 В), а порт GP4 всегда выводит логический НИЗКИЙ уровень (0 В). Подключение привода затвора показано на рис. 3(B). Выходы портов GP1 и GP4 подаются на переключатель SPDT с маркировкой DSW1. Выход Q порта GP0 и выход Q SPDT DSW1 подаются на двухвходовой логический элемент ИЛИ. Выход вентиля ИЛИ и инвертированный выход вентиля НЕ подаются на четыре оптоизолятора, которые образуют привод затвора для пары двунаправленных переключателей IGBT на рис.1(А). Когда DSW1 перебрасывается на порт GP1, выход Q вентиля ИЛИ всегда ВЫСОКИЙ, Q_BAR всегда НИЗКИЙ, и двигатель PMDC вращается только в одном направлении. Когда DSW1 перебрасывается на порт GP4, Q принимает как ВЫСОКОЕ, так и НИЗКОЕ значение, а Q_BAR принимает НИЗКОЕ и ВЫСОКОЕ значения с временным интервалом в 2 секунды, а двигатель постоянного тока вращается в обоих направлениях из-за изменения полярности напряжения на клеммах якоря. Блок-схема реализации PIC12F683 для генерации прямоугольной волны 0,25 Гц на порту GP0 показана на рис. 3(C).Чтобы генерировать задержку включения и выключения каждые 2 секунды, в регистр TMR0 загружается предварительно рассчитанная цифра (178), GP0 устанавливается в ВЫСОКИЙ, а TMR0 может считать вверх. Когда регистр TMR0 переполняется, флаг прерывания TMRO сбрасывается, GP0 сбрасывается в НИЗКИЙ и загружается предварительно вычисленная выше цифра в регистр TMR0 и позволяет ему считать до тех пор, пока не произойдет переполнение, процесс временной задержки повторяется, и выход порта GP0 прямоугольный импульс 0,25 Гц.

      Модель электровентилятора, показанная на рис.1 (A)-(C) показан на фиг. 4 выше. На рис. 4 делитель потенциала RPOT исключен, так что полное номинальное напряжение подается на клеммы якоря двигателя с постоянным током. На рис. 2 прикреплены зубчатая передача, диск, механические звенья и толкатель. Хотя это создает некоторую нагрузку на двигатель с постоянным током, этой нагрузкой пренебрегают и прикладывают нулевую внешнюю нагрузку. Моделирование модели на рис. 4 проводилось при нулевой внешней нагрузке как для однонаправленного, так и для двунаправленного вращения двигателя постоянного тока.Это представлено в следующем разделе.

      Результаты моделирования

      На рис. 4 переключатель DSW1 сначала был переведен в положение +5 В (логическая 1) для однонаправленного вращения двигателя постоянного тока с номинальным напряжением, приложенным к клеммам якоря, было проведено моделирование, и результаты показаны на рис. 5 (A ), (В) и (С). С переключателем DSW1 в нулевом положении (логический 0) для двунаправленной работы двигателя PMDC было проведено моделирование, и результаты показаны на рис. 6 (A), (B) и (C).

      Обсуждение результатов

      Преобразователь переменного тока в переменный и постоянный является моим патентом [1]. Из рис. 5 видно, что при номинальном постоянном напряжении, приложенном к якорю, скорость двигателя постоянного тока продолжает вращаться только в одном направлении и достигает 800 об/мин. Нагрузка не приложена, и установившийся ток якоря значительно ниже номинального значения. Из рис. 6 видно, что при номинальном напряжении, приложенном к якорю, двигатель постоянного тока вращается в обоих направлениях, достигая +200 и -200 об/мин соответственно. В обоих случаях необходимо использовать редукторы с передаточным числом 1:200 или выше. Также с помощью делителя потенциала RPOT можно подавать напряжение на якорь двигателя, начиная с минимального значения и постепенно увеличивая его до тех пор, пока не будут достигнуты желаемая скорость и производительность. Рука, соединенная с валом двигателя через зубчатую передачу, движется вперед и назад, толкая и освобождая пластиковый воздушный контейнер, перекачивая кислород к пациенту. Скорость и продолжительность нажатия и отпускания пластикового воздушного контейнера можно варьировать, изменяя тактовую частоту.Длину этого толкателя, тактовую частоту, передаточное число и приложенное напряжение на якорь двигателя можно определить только после механической установки на столе.

      Выводы

      Представлен с результатами моделирования новый метод разработки электрического вентилятора с использованием моего запатентованного преобразователя переменного тока в переменный и постоянного тока, работающего в режиме постоянного тока, вместе с двигателем с постоянным током. Результаты моделирования показывают, что при надлежащем постоянном напряжении, подаваемом на якорь двигателя с использованием делителя потенциала, подходящего передаточного отношения и изменения тактовой частоты, можно достичь требуемой производительности как в однонаправленном, так и в двунаправленном режиме вращения двигателя с постоянным током.


      Д-р Нараянасвами П.Р. Айер, основатель и консультант по электронике Myna Electrical and Electronics Consultancy

      Артикул:

      [1] Narayanaswamy PRIyer: «A Single Phase AC to PWM Single Phase AC and DC Converter» (альтернативное название: Swamy Converter), патент, инженерный факультет Ноттингемского университета, Ноттингем, Великобритания, ноябрь 2013 г.

      Вентиляционный контур — обзор

      Увлажнение и отсасывание

      Пациенты под наркозом не могут эффективно кашлять или очищать дыхательные пути, а закупорка просвета трубки является распространенной и потенциально опасной для жизни проблемой. 1 Профилактика закупорки дыхательных путей требует адекватного увлажнения и отсасывания.

      Поток газа обходит носовые ходы при ИВЛ и поэтому не увлажняется и не фильтруется организмом. Это может привести к потере тепла и влаги, что может привести к повреждению респираторного эпителия. Увлажнение также имеет решающее значение для уменьшения вязкости выделений и облегчения их удаления. 2,3,6

      Увлажнители можно условно разделить на две группы: высокопоточные и пассивные.Увлажнители с высоким расходом подключаются к контуру вентилятора и обычно включают нагревательный элемент и резервуар со стерильной водой для добавления влаги и тепла к газам. Эти увлажнители дорогие, но очень эффективные. Важно контролировать дыхательный контур на наличие чрезмерной конденсации или тепла.

      В менее дорогом методе используются теплообменники и влагообменники (ТВО), которые действуют как «искусственный нос». Эти устройства улавливают выдыхаемые частицы воды и тепло в виде конденсата во время выдоха, помогая сохранить влажность дыхательных путей. Специальные фильтры также задерживают выдыхаемые бактерии и вирусы. Эффективность этих устройств зависит от скорости потока газа и температуры пациента. Их следует менять каждые 24–72 часа или если они пропитаются выделениями, так как это создает сопротивление потоку газа. HME не рекомендуются пациентам с гипотермией или с густыми и обильными выделениями. 2

      Отсасывание — еще один важный аспект обеспечения проходимости дыхательных путей. Существуют риски, связанные с этой процедурой, и необходимо соблюдать правильную технику.Концентрация кислорода во вдыхаемом воздухе должна быть увеличена до 100% до и во время аспирации. Рекомендуется контролировать состояние оксигенации пациентов с помощью пульсоксиметрии на протяжении всей процедуры.

      Катетер для аспирации должен быть стерильным, мягким и гибким, с более чем одним дистальным отверстием и проксимальным отверстием для большого пальца для контроля уровня аспирации. Необходимо надевать стерильные перчатки и соблюдать стерильность на протяжении всей процедуры. Также доступны закрытые аспирационные системы, которые помогают поддерживать стерильность и предотвращают проблемы, связанные с отсоединением трубок.

      Отсасывание следует производить при извлечении катетера из дыхательных путей не более чем на 5 секунд за один раз. Эту процедуру можно повторить два или три раза, пока оксигенация остается адекватной и пациент не выглядит утомленным. Если аспирация продуктивна, ее можно проводить каждые 2–4 часа. Риски аспирации включают гипоксемию, дискомфорт пациента, повреждение слизистой оболочки трахеи, коллапс мелких дыхательных путей и альвеол и контаминацию нижних дыхательных путей. 2,3,6

      Если выделения слишком сухие, чтобы их можно было хорошо отсасывать, или не обеспечивается адекватное увлажнение, перед отсасыванием в дыхательные пути можно закапать небольшие аликвоты стерильного физиологического раствора (0,2 мл/кг). Эта практика была оспорена из-за отсутствия доказательств положительного воздействия в сочетании с риском заражения. 2,6

      Трубки контура ИВЛ являются потенциальным источником внутрибольничной инфекции и должны заменяться каждые 48–72 часа.Трубка должна быть стерильной. 2

      Электронная компьютерная модель комбинированной вентиляции с использованием нового медицинского устройства

      Введение

      Острый респираторный дистресс-синдром, вызванный SARS-CoV-2, увеличил спрос на искусственную вентиляцию легких во всем мире [1]. Дисбаланс между предложением и спросом на аппараты ИВЛ может привести к критическому сценарию, в котором необходимо решить, какие пациенты должны быть назначены на эти устройства, а какие нет [2, 3, 4].

      Комбинированная вентиляция постулируется как стратегия решения этой проблемы [5,6]. Хотя эта установка может быть в принципе простой, динамика двух пациентов, подключенных к одному и тому же аппарату ИВЛ, может потребовать глубокого понимания передовых концепций, связанных с механической вентиляцией. Этот факт побудил некоторые научные общества не одобрять эту конфигурацию. Одним из сильнейших аргументов против такой схемы является невозможность персонализировать параметры вентиляции для каждого пациента [7].

      По мере роста интереса к комбинированной вентиляции необходимость индивидуальной настройки параметров для каждого пациента привела к созданию различных устройств, облегчающих задачу. DuplicaAR ® является одним из таких устройств, которое позволяет проводить одновременную и независимую вентиляцию двух субъектов только одним вентилятором [8]. Цель этого устройства — обеспечить механическую вентиляцию двух пациентов с помощью одного аппарата ИВЛ без перекрестного заражения и обеспечить независимое управление давлением вдоха (Pi) и положительным давлением в конце выдоха (PEEP).В этой работе мы предлагаем электрическую имитационную модель комбинированной вентиляции и тест in silico устройства DuplicaAR ® .

      Материалы и методы

      Системы для комбинированной вентиляции

      Хотя комбинированная вентиляция может быть реализована с определенной конфигурацией трубок вдоха и выдоха, в последний год появились различные устройства, которые облегчают внедрение и добавляют возможности настройки для каждого отдельного случая комбинированная механическая вентиляция легких. DuplicaAR ® — это медицинское устройство, которое функционирует как дополнительный адаптер к аппарату искусственной вентиляции легких и обеспечивает механизм, обеспечивающий адекватное и независимое повышение давления в системе для двух субъектов. Он состоит из устройства с двумя Y-образными частями и встроенными в его конструкцию регуляторами. Инспираторный адаптер соединяется с инспираторным портом аппарата ИВЛ и с инспираторной линией каждого субъекта (рис. 1). Каждая инспираторная линия может контролировать инспираторное давление через диаметр (т.е. регулятор сопротивления), который позволяет независимо управлять дыхательным объемом (Vt). Адаптер выдоха подключается к линии выдоха каждого субъекта и к порту выдоха аппарата ИВЛ. Каждая линия выдоха имеет регулятор положительного давления в конце выдоха (PEEP) для независимого управления этой переменной. Перекрестное загрязнение предотвращается за счет односторонних клапанов и микробиологических фильтров в каждой линии контура.

      Рисунок 1.

      Устройство DuplicaAR ® : схематический рисунок (зеленый: линии вдоха; синий: линии выдоха; стрелки: порты вентиляции).

      Моделирование электрической модели

      Код для воспроизведения схем, использованных при моделировании, с соответствующими инструкциями можно найти в дополнительных материалах или по следующей ссылке (схемы).

      Наша модель электрической комбинированной вентиляции состоит из двух систем: «система вентилятора» и «система объекта» (рис. 2). Система вентиляции включает в себя постоянное напряжение или ток (в зависимости от моделируемого режима вентиляции) и заземление.Первый представляет собой источник питания, который представляет инспираторную часть аппарата ИВЛ, а второй представляет собой экспираторную часть. Исследуемая система представлена ​​последовательным соединением электрического сопротивления и конденсатора (RC-цепь).

      Рисунок 2.

      Электрическая схема приточно-вытяжной вентиляции: красным цветом обозначена «вентиляционная система»; зеленым — «предметная система»; желтым — связь между обеими системами через реле; синим цветом обозначена система DuplicaAR ® . Черные стрелки за пределами цепи обозначают направление тока.

      Связь между обеими системами осуществляется через реле. Реле представляет собой устройство, которое работает как переключатель, срабатывающий от внешней цепи. Ток от внешней цепи проходит через катушку, создающую магнитное поле, которое перемещает переключатель реле. Таким образом, переключатель перемещается от источника питания к земле циклическим образом, управляемым током во внешней цепи. Управляя током во внешней цепи, можно управлять поведением реле.Таким образом, вентиляционный цикл моделируется импульсом тока во внешней цепи, который переводит переключатель (реле) на источник питания, а затем, по окончании импульса, обратно на землю. Процент цикла, в течение которого источник внешней цепи поддерживает напряжение на катушке (и, следовательно, переключатель на «вдох»), определяется «активным циклом» реле. Например, если активный цикл установлен на 33%, моделируется соотношение Вд:Выдох 1:2. Частота дыхания представлена ​​частотой пульса. Поскольку «инспираторный порт» имеет источник постоянного напряжения, система представляет собой режим искусственной вентиляции легких с контролем давления (ИВЛ). Когда используется источник постоянного тока, система представляет собой вентиляцию с регулированием по объему (VCV). Потоки в линиях вдоха и выдоха управляются диодами.

      Для имитации PEEP перед заземлением порта выдоха добавляется стабилитрон с изменяемым напряжением пробоя. Зенер — это особый тип диода, который всегда позволяет току течь в одном направлении, но допускает его только в противоположном направлении, если превышен определенный порог напряжения (известный как «напряжение пробоя»).Установив нулевое напряжение пробоя, диод ведет себя как простой проводник. Установив ненулевое значение пробоя, диод будет «ловить» это напряжение «сзади» и не давать току течь на землю. Таким образом, диод Зенера работает как эквивалент клапана ПДКВ.

      На рис. 3 показаны записи, полученные во время моделирования PCV (чтобы увидеть ход моделирования, видеоклипы можно найти в разделе «Дополнительный материал »).

      Рисунок 3.

      Записи в моделировании PCV.Все графики показывают напряжение или ток как функцию времени. Вверху: импульс напряжения, генерируемый «системой вентиляции». Среда: текущий регистр в системе. Нижний: напряжение конденсатора, которое представляет каждый субъект, эквивалентно альвеолярному давлению при искусственной вентиляции легких.

      Теоретический вес устанавливается для каждого имитируемого субъекта. Хотя в электрических моделях вес не является переменной, которую следует учитывать, в этой системе мы рассматриваем вес как значение, определяющее количество заряда, подходящее для RC-цепи.Цель каждой симуляции состоит в том, чтобы загрузить эту RC-цепь зарядом, который мы считаем удобным, в соответствии с моделируемым весом. Этот нормализованный заряд выбран равным 7 мкКл кг -1 , значение, которое численно равно 7 мл кг -1 , которое можно использовать в качестве дыхательного объема при реальной искусственной вентиляции легких. С другой стороны, предполагая, что размер легкого коррелирует с размером человека, мы используем вес, чтобы нормализовать емкость по размеру легкого.

      Учитывая «быстрый» характер электрических явлений, базовая частота циклов системы вентиляции установлена ​​на уровне 45 Гц, а активный цикл — на уровне 33.33%, генерируя циклы 22,2 мс (1000 мс/45) и «время вдоха» 7,39 мс (0,33 × 22,2). Учитывая характеристики RC-цепи моделируемых субъектов, в этой конфигурации допускается наличие не менее 10 постоянных времени выдоха, чтобы гарантировать отсутствие захвата заряда. Эта частота циклов считается эквивалентной (при ИВЛ) частоте дыхания от 10 до 12 вдохов в минуту у пациентов с нормальным сопротивлением и комплайнсом (таблица 1) [9].

      Таблица 1.

      Эквивалентность механической и электрической моделей.

      Комбинированная модель вентиляции предполагает параллельное размещение двух «систем пациента» (т. е. двух контуров RC) с одним источником питания.

      Система DuplicaAR ® смоделирована с использованием переменного резистора в линии вдоха и диода Зенера в линии выдоха каждого субъекта (рис. 2, выделено синим цветом). Регулируя электрическое сопротивление системы DuplicaAR ® , мы контролируем напряжение, получаемое этой «системой пациента»; и регулируя напряжение пробоя Зенера DuplicaAR ® , мы контролируем напряжение в конце выдоха (EEV, эквивалентное давлению в конце выдоха).

      Электрическое моделирование выполняется в Falstad Circuit Simulator 2.2.13js, электронном симуляторе на основе Java [10]. Эквивалентность моделей показана в таблице 1.

      Экспериментальная установка

      Были смоделированы три модели пациентов, каждая из которых имеет определенные характеристики веса и податливости (таблица 2).

      Таблица 2.

      Типы моделируемых предметов.

      Моделирование выполняется в три разных этапа, которые воспроизводятся путем подключения двух RC-контуров к одной и той же системе вентиляции и тестируются в режимах PCV и VCV: одинаковые предметы.

      Этап 2 : Две RC-цепи (A и B), представляющие предметы одинакового размера, но с разным соответствием.

      Этап 3 : Две RC-цепи (A и C), представляющие объекты разного размера и соответствия.

      Начальная настройка аппарата ИВЛ настроена следующим образом: частота циклов 45 Гц, соотношение вдох:выдох 1:2 и напряжение пробоя Зенера 5 В. В PCV напряжение вдоха настраивается для обеспечения зарядки 7 мкКл кг -1 на каждую RC-цепь.В VCV инспираторный ток настраивается таким образом, что при заданном Ti источник питания обеспечивает необходимый заряд для достижения 7 мкКл·кг -1 в каждой RC-цепи.

      После того, как вентиляция установлена, на EEV в одной RC-цепи выполняются последовательные приращения 5 В посредством манипулирования стабилитроном системы DuplicaAR ® . Сначала напряжение увеличивают до 10 В ЭРВ, а затем до 15 В, поддерживая исходный ЭРВ (5 В) в контралатеральной RC-цепи и всегда гарантируя одинаковый заряд 7 мкКл кг -1 в обеих.Чтобы достичь цели начальной конфигурации и гарантировать 7 мкКл кг -1 для каждой RC-цепи, несмотря на приращения EEV, настройки системы DuplicaAR ® и/или вентилятора корректируются. Для этого данные сводятся в таблицы и записываются в электронную таблицу.

      Три этапа приведены в таблице 3.

      Таблица 3.

      Краткое описание трех этапов с характеристиками каждого субъекта, начальной настройкой аппарата ИВЛ и целевым зарядом для каждого субъекта.

      Результаты

      Стадия 1

      Данные представлены в таблице 4.

      Таблица 4.

      Данные моделирования стадии 1.

      Впервые установлено, что без манипуляций с устройством DuplicaAR ® разность напряжений на каждом конденсаторе одинакова (11,64 ± 0,03 В), а значит, и его заряд одинаков (349,28 ± 0,85 мкКл). Заряд на каждом конденсаторе рассчитывается по .

      В обоих режимах вентиляции, PCV и VCV, можно изменить EEV одного блока RC (т.объект) без ущерба для его управляющего напряжения или изменения параметров другого (рис. 4 и 5). Напряжение возбуждения представляет собой разницу между максимальным и минимальным напряжением конденсатора в течение цикла, что эквивалентно давлению возбуждения в механической вентиляции. Чтобы увеличить EEV блока RC, необходимо увеличить напряжение пробоя Зенера, соответствующее этому блоку (на DuplicaAR ® ).

      Рисунок 4. Моделирование

      Stage 1, регистры напряжения в режиме PCV.

      Рис. 5. Моделирование

      Этапа 1, регистры напряжения в режиме VCV.

      При каждом увеличении EEV управляющее напряжение сохраняется. Это достигается в режиме PCV двумя маневрами: во-первых, увеличением напряжения вдоха источника питания на ту же величину, что и напряжение пробоя Зенера; во-вторых, ограничение напряжения другой RC-цепи путем регулирования сопротивления вдоха в устройстве DuplicaAR ® (рис. 6).

      Рис. 6. Моделирование

      Stage 1, режим PCV.Зеленым цветом обозначено напряжение источника питания; оранжевым цветом DuplicaAR ® сопротивление одной RC-цепи.

      В режиме VCV при увеличении EEV одного блока RC необходимо отрегулировать инспираторное сопротивление устройства DuplicaAR ® в другом (рис. 7). Это обязательно, так как в противном случае в цепь, на которую был увеличен ЭВВ, не поступит заряд до тех пор, пока не будет достигнуто напряжение пробоя стабилитрона, вызывающее непропорциональное увеличение заряда во втором.

      Рисунок 7.

      Моделирование этапа 1, режим VCV. DuplicaAR ® сопротивление одной RC-цепи на каждом шаге.

      Стадия 2

      Данные представлены в таблице 5.

      Таблица 5.

      Данные моделирования стадии 2.

      Оба смоделированных объекта имеют одинаковый размер, поэтому требуется одинаковый заряд (350 мкКл). Поскольку RC-цепь B имеет уменьшенную емкость, она требует большего управляющего напряжения, чем RC-цепь A (для цепи A; для B). Для достижения этих разностей напряжения в режиме PCV сначала необходимо настроить инспираторное напряжение в системе вентиляции, чтобы гарантировать заряд RC-цепи с наименьшей емкостью, а затем уменьшить в другой RC-цепи с помощью инспираторного сопротивления DuplicaAR. Устройство ® (рис. 8, случай I).

      Рис. 8. Моделирование

      Stage 2, режим PCV. Зеленым цветом обозначено напряжение источника питания; в оранжевом цвете DuplicaAR ® сопротивление RC-цепи A.

      В режиме VCV общий сконфигурированный заряд доставляется системой вентиляции группе, но его распределение получается асимметричным относительно различий в характеристиках RC-цепи. Точное распределение заряда для каждого субъекта должно регулироваться регуляторами сопротивления вдоху устройства DuplicaAR ® у пациента с большей емкостью (рис. 9, случай I).

      Рис. 9. Моделирование

      Stage 2, режим VCV. Сопротивление DuplicaAR RC-цепи A на каждом шаге.

      Таким образом, с одной конфигурацией вентилятора устанавливаются разные управляющие напряжения. В обоих режимах вентиляции (PCV и VCV) можно изменить EEV RC-цепи без ущерба для ее управляющего напряжения или изменения других параметров схемы (рис. 10 и 11).

      Рисунок 10. Моделирование

      Stage 2, регистры напряжения в режиме PCV.

      Рисунок 11.

      Моделирование этапа 2, регистры напряжения в режиме VCV.

      При каждом увеличении EEV управляющее напряжение сохраняется. В режиме PCV это достигается за счет увеличения инспираторного напряжения системы вентиляции для поддержания управляющего напряжения RC-цепи с повышенным EEV. Точное управляющее напряжение в RC-цепи A модулируется сопротивлением вдоха устройства

      DuplicaAR ® , предотвращая чрезмерное напряжение. В режиме VCV устанавливается общий заряд.Поскольку EEV RC-цепи B увеличивается, сопротивление вдоха RC-цепи A необходимо отрегулировать для достижения адекватного распределения заряда.

      Этап 3

      Данные представлены в таблице 6.

      Таблица 6.

      Данные моделирования этапа 3.

      Важно подчеркнуть несоответствие разностей напряжений, необходимых для обеспечения целевого заряда каждой RC-цепи. Конденсатору А требуется управляющее напряжение 11,7 В для достижения 350 мкКл (), а конденсатору С требуется 19,6 В для достижения 196 мкКл (), что отражает разницу в их размерах и емкостях.В обоих случаях блоки РЦ получают целевой заряд 7 мкКл·кг -1 . Для достижения этих разностей напряжения в режиме PCV сначала необходимо настроить инспираторное напряжение в системе вентиляции, чтобы обеспечить зарядку RC-цепи с наименьшей емкостью, а затем уменьшить в другой с помощью инспираторного сопротивления DuplicaAR ®. устройство (рис. 12, вариант I).

      Рис. 12. Моделирование

      Stage 3, режим PCV. Зеленым цветом обозначено напряжение источника питания; оранжевым цветом DuplicaAR ® сопротивление RC-цепи A.

      В режиме VCV общий сконфигурированный заряд доставляется системой вентиляции группе, но его распределение получается асимметричным относительно различий в характеристиках RC-цепей. Точное распределение заряда для каждой RC-цепи необходимо регулировать с помощью регуляторов сопротивления вдоха устройства DuplicaAR ® в блоке с большей емкостью (рис. 13, случай I).

      Рис. 13. Моделирование

      Stage 3, режим VCV. Сопротивление DuplicaAR RC-цепи A на каждом шаге.

      Таким образом, с одной конфигурацией вентилятора устанавливаются разные управляющие напряжения. В обоих режимах вентиляции (PCV и VCV) можно изменить EEV RC-цепи без ущерба для ее управляющего напряжения или изменения других параметров схемы (рис. 14 и 15).

      Рис. 14. Моделирование

      Stage 3, регистры напряжения в режиме PCV.

      Рисунок 15. Моделирование

      Stage 3, регистры напряжения в режиме VCV.

      При каждом увеличении EEV управляющее напряжение сохраняется.В режиме PCV это достигается за счет увеличения инспираторного напряжения системы вентиляции для поддержания управляющего напряжения RC-цепи с повышенным EEV. Точное управляющее напряжение в конденсаторе A модулируется сопротивлением вдоха устройства DuplicaAR ® , предотвращая чрезмерное напряжение. В режиме VCV устанавливается общий заряд. Поскольку EEV конденсатора C увеличивается, сопротивление вдоха RC-цепи A необходимо отрегулировать, чтобы добиться адекватного распределения заряда.

      Обсуждение

      Понимание сложных систем может быть облегчено с помощью редукционистских моделей, описывающих поведение переменных более простыми способами. При таком подходе механическая вентиляция может быть представлена ​​электрической моделью [11]. Упрощая дыхательную систему до электрической модели, мы стремимся найти взаимосвязь между интересующими нас переменными (давление, объем, поток и т. д.).

      В нашей системе моделирования каждая переменная механической вентиляции имеет электрический эквивалент.Переменные давление, объем, расход, сопротивление и податливость считаются эквивалентными напряжению, заряду, току, электрическому сопротивлению и емкости соответственно. С другой стороны, компоненты вентиляционного контура, такие как трубки и клапаны, считаются эквивалентными кабелям и диодам соответственно.

      Согласно уравнению движения, давление, необходимое для подачи газа в дыхательные пути и надувания легких, создается резистивными и упругими элементами. Давление в легких (P aw ) можно выразить: Где F — поток, R aw сопротивление дыхательных путей, Vt дыхательный объем, положительное давление PEEP в конце выдоха и C rs растяжимость дыхательной системы.Используя электрический аналог этого уравнения, дыхательную систему можно смоделировать как RC-цепь с электрическим сопротивлением, соединенным последовательно с конденсатором. В этих типах цепей общее напряжение (ΔV) должно быть равно сумме напряжений на резисторе и конденсаторе. Таким образом, уравнение, описывающее поведение системы, теперь имеет вид: Где ΔV — разность потенциалов, приложенная к системе, I — протекающий ток, R — электрическое сопротивление, q — заряд конденсатора, C — емкость, а EEV — напряжение в конце выдоха.

      В нескольких исследованиях рассматривался вопрос множественной вентиляции [12, 13]. В большинстве этих исследований нет возможности безопасно и эффективно контролировать параметры вентиляции для каждого пациента. Единственный сценарий, при котором достигается адекватная комбинированная вентиляция без необходимости вмешательства, — это присутствие двух идентичных субъектов (одинакового размера и соответствия) и с одинаковым ПДКВ. Потребности пациентов с Covid-19 в аппаратах ИВЛ могут быть совершенно разными, а также могут меняться со временем.Когда происходят изменения в податливости и/или резистентности, может произойти быстрое и существенное изменение Vt, подаваемого другому пациенту.

      В этих случаях обязательна индивидуализация параметров вентиляции, и могут быть полезны такие устройства, как система DuplicaAR ® . Система DuplicaAR ® оказалась полезной при вентиляции животных в предыдущей пилотной работе (тестирование in vivo) [8]. Точно так же устройство было оценено в тестовых легких (тестирование in vitro)[14] с результатами, эквивалентными результатам настоящей симуляции (тестирование in silico).

      Настоящая работа показывает производительность устройства в электронной компьютерной модели. С помощью этого инструмента можно создавать «более чистые» сценарии и даже безопасно, быстро и практически без затрат довести устройство до предела.

      Результаты моделирования, перенесенные на искусственную вентиляцию легких, показывают, что можно адекватно вентилировать двух субъектов с разными размерами и/или соответствием и/или требованиями ПДКВ. В соответствии с моделью этого можно достичь, регулируя Pi аппарата ИВЛ или клапан ПДКВ каждого субъекта или инспираторное сопротивление устройства DuplicaAR ® . Тип и величина корректировки в каждом компоненте модели зависят от режима вентиляции и особенностей испытуемых.

      Хотя эти симуляции показывают, что цели вентиляции могут быть достигнуты в любом из режимов вентиляции, PCV имеет преимущества перед VCV. В PCV движущее давление может быть установлено и доставлено во время цикла вдоха обоим субъектам, независимо от их характеристик RC, то есть сопротивления их дыхательных путей и растяжимости легких.В этом режиме есть уверенность в Пи каждого субъекта. Общее ограничение этого режима вентиляции заключается в том, что невозможно узнать объем, который будет доставлен в систему или каждому субъекту. С другой стороны, в режиме VCV необходимо установить общий доставляемый объем, то есть сумму Vt обоих субъектов. Этот объем не доставляется одинаково каждому предмету. Она скорее распределена между ними по характеристикам RC, и нет контроля над Pi и Vt.

      Хотя это и не было продемонстрировано в нашем моделировании, другим преимуществом режима PCV является то, что изменения характеристик RC одного субъекта (т. е. изменчивость динамической податливости, обструкция эндотрахеальной трубки и т. д.) не влияют на повышение давления в системе и, следовательно, не влияют на контралатеральный предмет. Напротив, в режиме VCV изменения сопротивления или податливости одного субъекта напрямую влияют на другого субъекта.

      В модели аналогичное явление наблюдается при модификации ЭРВ в одной RC цепи.Увеличивая EEV в VCV, контралатеральная RC-цепь получает больший заряд, поскольку необходимо, чтобы линии вдоха достигли большего напряжения, чтобы позволить доставить заряд в RC-цепь с большей EEV. Другими словами, большее проксимальное напряжение необходимо для создания разности потенциалов, которая позволяет заряду поступать в RC-цепь. Это достигается за счет увеличения заряда конденсатора без модификации ЭРВ. Напротив, в PCV увеличение EEV RC-цепи (без модификации источника питания) влияет только на блок, в котором была произведена модификация.Поскольку в модели изменения EEV не влияют на емкость, управляющее напряжение ниже и, следовательно, получаемый заряд. Такое поведение электрической модели при изменении EEV согласуется с результатами механической модели [14].

      Наконец, следует учитывать, что PCV спонтанно компенсирует податливость, добавленную к системе трубкой, которая при комбинированной вентиляции должна содержать вдвое больший объем по сравнению с одиночной (традиционной) вентиляцией. Это необходимо компенсировать вручную в режиме VCV, добавляя дополнительный объем к общему заряду, подаваемому аппаратом ИВЛ.Согласно результатам моделирования этого исследования, наиболее эффективным и безопасным режимом вентиляции для использования DuplicaAR ® является ИВЛ.

      Ограничения

      Настоящее исследование имеет ограничения. Первое наблюдение состоит в том, что емкость каждого конденсатора в электрической модели постоянна. Таким образом, мы предполагаем, что вентиляция происходит в области между нижней и верхней точками перегиба кривой податливости, где она ведет себя как линейная функция. В соответствии с этим емкость постоянна и не зависит от приложенного напряжения. В клинической практике это будет означать, что независимо от применяемого давления соотношение между объемом и перепадом давления будет постоянным. Это предположение может быть нереальным в сценариях искусственной вентиляции легких. Кроме того, когда моделирование происходит при более высоких напряжениях, сжатие газа, которое произойдет при этих моделируемых давлениях, не моделировалось при электрическом моделировании.

      Во-вторых, точное титрование сопротивления вдоху каждого пациента, достигнутое в электрической модели, вряд ли можно перенести в реальную модель.

      В нашей электрической модели способность вентилятора «подавать давление» в систему не является проблемой, поскольку источник напряжения или тока имеет неограниченную мощность. В реальной жизни вентиляторы могут быть ограничены созданием избыточного давления в более крупных системах с большей абсолютной податливостью. Электрическая модель не учитывает большую податливость системы с более крупными трубными соединениями. Это привело бы к «краже объема» в режиме VCV, что не рассматривалось в наших симуляциях.

      Наконец, цель смоделированных механических и электрических моделей состоит в упрощенном представлении взаимодействия между переменными в сценарии комбинированной искусственной вентиляции легких.Такие модели не учитывают другие аспекты, которые следует учитывать в клинической практике, такие как гемодинамический статус, качество газообмена и возможность непреднамеренной спонтанной вентиляции у пациентов на комбинированной вентиляции.

      Элементы управления и электрооборудование — Аварийный вентилятор Массачусетского технологического института

      Обновлено 25 марта 2020 г.

      В этом разделе приводится описание архитектуры системы, стратегии управления и базовой логики. При любой вентиляции требуется, чтобы клиницист в контуре титровал параметры в ответ на непосредственное наблюдение за физиологией пациента.Самые ранние успешные аппараты ИВЛ имели ограниченные параметры, и мы стремимся воспроизвести это со спецификой для COVID-19.

      Мешки Амбу

      легко доступны и обеспечивают удобное средство для подключения к интубированному пациенту и обеспечения вентиляции. Однако:

      Мешки Амбу имеют ограниченную безопасность, помимо откидного клапана для сброса давления и ПДКВ, устанавливаемого вручную. Любая конструкция вентилятора должна включать датчики давления и активно контролировать как пиковое, так и плато давление. Пиковое давление, превышающее 40 см H 2 O (или давление, установленное чуть ниже давления отрыва выбранного мешка), должно вызвать сигнал тревоги.

       Все решения принимаются на основе безопасности и минимизации сложности, что иногда означает пропуск функций. Дополнительные сведения об этих компромиссах см. в других наших документах.

      Это живой дизайн, который будет обновляться по мере получения дополнительной информации и результатов наших текущих испытаний.

      Режимы

      В целях простоты и удобства использования наша прототипная система имеет только два режима работы:

      Режим 1 — Регулятор объема (VC) — вдохи, выбранные клиницистом, выполняются с постоянной скоростью автоматически, с мониторингом давления только в целях безопасности. VC подходит только для седативных и парализованных пациентов. Дыхательный объем, BPM и I:E устанавливаются в соответствии с клиническими рекомендациями.

      Режим 2 — Assist Control (AC) — когда пациент пытается вдохнуть, датчик давления зафиксирует падение давления, и аппарат начнет сжимать мешок, чтобы помочь вдоху.(Поскольку компрессия запускается дыханием пациента, аппарат будет работать синхронно с естественным дыханием пациента.) В режиме переменного тока желаемая BMP устанавливается медленнее, чем ожидаемая частота дыхания пациента. Это устанавливает таймер, который сбрасывается каждый раз, когда пациент самостоятельно инициирует вдох. Если таймер истекает, система инициирует вдох.

      Активация вспомогательного управления должна вызвать сигнал тревоги, чтобы указать, что пациент не дышит самостоятельно.

      Внимание! Вспомогательное управление еще не тестировалось на модели свиньи из-за дополнительной сложности и отказов.

      Контролируемые параметры
      1. Дыхание в минуту (BPM)
      2. Дыхательный объем (TV)
      3. Отношение вдоха к выдоху (I:E)
      4. Триггерное давление (активно только в режиме переменного тока)

      Ресурсы

      Обращаем Ваше внимание на следующую информацию:

      Оценка требуемой мощности двигателя, подтвержденная стендовыми испытаниями
      Минимальная архитектура электрооборудования
      Стратегия высокого уровня управления
      Принципиальная схема
      Эксплуатация
      Измерение давления
      Список реализованных аварийных сигналов

      Аналог электрической схемы высокочастотного колебательного вентилятора.

      ..

      Context 1

      … ИВЛ получила свое начало в Соединенных Штатах после статьи доктора Миросолава Клейна, анестезиолога, который описал высокочастотный струйный вентилятор (HFJV) 1 , который он построил с использованием жидкостного схема управления приобретена в качестве демонстрационного комплекта у Corning Glass Works. 2 Основываясь на его описании контура, мы построили HFJV и систему увлажнения, которые мы использовали для клинической вентиляции новорожденных более 10 лет. 3-5 В то время высокочастотная вентиляция прежде всего интересовала неонатологов.В этом журнале в 1984 г. был опубликован обзор высокочастотной вентиляции, «современной» в то время. 6 Неонатологи провели первое крупное рандомизированное исследование высокочастотной вентиляции у недоношенных детей в 1989 г. 7 Для этого В исследовании использовалась высокочастотная осцилляторная вентиляция (ВЧВ) из-за опасений некротизирующего трахеобронхита, о которых сообщалось в результате использования неправильного увлажнения во время ВЧИВ. В это время был изобретен высокочастотный вентилятор Gould, который позже стал высокочастотным генератором Sensormedics 3100.Этот аппарат ИВЛ используется по сей день практически без изменений (за исключением увеличенного приводного двигателя для взрослых). Единственным другим высокочастотным вентилятором, доступным в Соединенных Штатах, является Bunnell Life Pulse HFJV, разработанный для новорожденных. Удивительно, но после более чем 30 лет бесчисленных исследований только в 2010 году метаанализ наконец подтвердил гипотезу о том, что HFOV превосходит обычную искусственную вентиляцию легких. 8 На самом деле, мы считаем, что это был единственный случай в истории исследования, в котором был сделан вывод о том, что один конкретный «режим» вентиляции имел преимущество в выживаемости по сравнению с другими режимами.И что еще более удивительно, несмотря на все исследования технологии HFOV за 3 десятилетия, Bostick et al 9 первыми предоставили доказательства уноса углекислого газа во время HFOV. Их исследование показало, что определенные комбинации амплитуды давления и среднего давления в дыхательных путях могут привести к отрицательному давлению в дыхательных путях, что вызывает ретроградный захват СО 2 (т. е. в инспираторную часть контура пациента), увеличивая эффективное мертвое пространство и, возможно, способствуя развитию или сохранение гиперкапнии.В то время как исследование Bostick et al 9 было элегантно спланировано, а их результаты убедительны, их анализ результатов дал мало оснований для понимания того, почему происходит ретроградное унос СО. В Обсуждении эти авторы отмечают, что это явление сложное и до конца не изучено. Далее следует простая модель и анализ схемы, которые обеспечивают теоретическое обоснование результатов исследования Bostick et al 9. Чтобы правильно представить намерения и результаты авторов, нам нужно начать с простой модели системы HFOV и симулятора легких и применить очень простой анализ схемы.На рис. 1 показан аналог электронной схемы, представляющий эту систему. 1. Поскольку поток к монитору CO 2 (V ̇ sample ) и из источника CO 2 (V ̇ CO 2 ) очень малы по сравнению с другими потоками, ими можно пренебречь. 2. Поток от вентилятора можно аппроксимировать синусоидальной функцией. Это подтверждается теоремой Фурье, утверждающей, что любой периодический сигнал может быть представлен суммой набора синусоидальных сигналов. Затем эта модель может быть описана системой уравнений: V ̇ osc (t) ϭ колебательный поток от диафрагмы вентилятора как функция времени, t V ̇ tot (t) ϭ полный поток от осциллятора и подпорный поток как функция время V ̇ клапан ϭ поток через клапан выдоха V ̇ смещение ϭ смещенный поток для создания среднего давления в дыхательных путях V ̇ утечка ϭ поток через место утечки вокруг эндотрахеальной трубки V ̇ легкое ϭ поток в легкое V ̇ проба ϭ поток в СО 2 монитор V ̇ CO 2 ϭ расход от источника CO 2 , моделирующий выделение организмом углекислого газа Paw (t) ϭ давление в дыхательных путях (т.е. разность давлений в трансдыхательной системе) как функция времени, t R утечка ϭ сопротивление пути поток утечки R ϭ сопротивление эндотрахеальной трубки R легочное сопротивление легких R клапан ϭ сопротивление клапана выдоха R проба ϭ сопротивление канала пробы монитора CO 2 C легкое ϭ растяжимость легких Поток из колебательной диафрагмы моделируется как функция синуса как …

      Инженеры поделились моделью для вентиляции двух пат

      изображение: Простая модель сети RC системы вентиляции и пациента с линейным сопротивлением (Rv) и податливостью (Cv) для системы трубок вентилятора, а также линейным сопротивлением (R) и податливостью (C) для пациента. посмотреть больше 

      Кредит: Университет Бата

      Поскольку Covid-19 продолжает оказывать давление на поставщиков медицинских услуг по всему миру, инженеры из Университета Бата опубликовали математическую модель, которая может помочь клиницистам безопасно разрешить двум людям пользоваться одним аппаратом ИВЛ.

      Члены Центра терапевтических инноваций и Центра передачи энергии и управления движением Бата опубликовали первый в своем роде исследовательский документ о двухпациентной вентиляции (DPV) после работы, начатой ​​во время первой волны вируса в марте. 2020.

      Профессор Ричи Гилл, заместитель председателя Центра терапевтических инноваций и главный исследователь проекта, говорит: «Мы не выступаем за вентиляцию с двумя пациентами, но в экстремальных ситуациях в некоторых частях мира это может быть единственным доступным вариантом. в крайнем случае. Кризис Covid-19 представляет потенциальный риск того, что в больницах не хватит аппаратов ИВЛ, поэтому важно, чтобы мы изучили непредвиденные обстоятельства, например, как максимально увеличить пропускную способность».

      Двусторонняя вентиляция легких сопряжена с рядом проблем: точная идентификация характеристик легких пациентов с течением времени; близкое соответствие пациентов, подходящих для совместной вентиляции, и риск повреждения легких, если поток воздуха не поддерживается безопасно.Модель BathRC позволяет врачам рассчитать степень ограничения, необходимую для безопасной вентиляции двух пациентов с использованием одного аппарата ИВЛ.

      На практике органы здравоохранения настоятельно не рекомендуют DPV, учитывая возможность повреждения легких, и команда подчеркивает, что их выводы следует использовать только в экстремальных ситуациях, когда количество пациентов превышает количество доступного оборудования.

      Профессор Гилл добавляет: «Мы не предполагали, что это понадобится для пациентов в критическом состоянии. Однако одна из проблем с Covid заключается в том, что людям может потребоваться вентиляция легких в течение нескольких недель.Если бы вы могли вентилировать двух выздоравливающих пациентов с помощью одного аппарата, это могло бы освободить еще один для кого-то в критической ситуации.»

      Ключевое значение имеют точное согласование и правильное сопротивление

      Никаких испытаний на пациентах не проводилось, вместо этого до сих пор исследования проводились с использованием искусственных легких, обычно используемых для калибровки вентиляторов.

      Модель приравнивает цепь вентилятора к электрической цепи, сопротивление и податливость которой считаются эквивалентными электрическому сопротивлению и емкости; это позволило создать простой калькулятор.

      Профессор Джилл добавляет: «Модель BathRC непосредственно обеспечивает ограничение, необходимое для безопасной вентиляции двух разных пациентов с использованием одного аппарата ИВЛ.

      «Чтобы снизить риск повреждения легких пациента, необходимо обеспечить правильный поток газов по контуру, добавив сопротивление. Самый простой и успешный метод, который мы пробовали, был смоделирован на основе электрической цепи, отсюда и название модели BathRC — где RC означает соответствие сопротивлению».

      Несмотря на то, что ранее во время пандемии Covid-19 предпринимались попытки искусственной вентиляции легких у двух пациентов, в этом документе впервые представлены расчеты, необходимые для безопасной вентиляции двух пациентов с помощью одного аппарата.Модель способна прогнозировать дыхательные объемы легких с точностью до 4%.

      В дополнение к дальнейшим испытаниям, врачи-клиницисты не могут безопасно попробовать вентиляцию с двумя пациентами с использованием модели BathRC. Команда планирует вскоре опубликовать дальнейшие исследования о том, как создать регулируемый ограничитель воздушного потока.

      Статья «Простой метод оценки ограничения потока для двойной вентиляции у разных пациентов: модель BathRC» опубликована в Plos One .

      Университет Бата обладает ведущим мировым опытом в области анализа и проектирования жидкостных систем, включая моделирование вентиляторов, в течение нескольких десятилетий.

      ###

      Примечания

      Для получения дополнительной информации или для организации интервью свяжитесь с Уиллом Макманусом из отдела СМИ Университета Бата по адресу [email protected] или по телефону 01225 385798.

      Вы можете просмотреть газету по адресу Plos One: https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0242123 DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0242123

      Университет Бата

      Университет Бата является одним из ведущих университетов Великобритании как с точки зрения исследований, так и с точки зрения нашей репутации благодаря превосходному преподаванию, обучению и перспективам выпускников.

      Университет получил золотой рейтинг в системе Teaching Excellence Framework (TEF) — правительственной оценке качества преподавания в университетах, что означает, что его преподавание имеет самое высокое качество в Великобритании.

      В оценке исследований Research Excellence Framework (REF) 2014 года 87 процентов наших исследований были определены как «ведущие в мире» или «превосходные на международном уровне».От разработки экономичных автомобилей будущего до более быстрого выявления инфекционных заболеваний или работы по улучшению жизни женщин-фермеров в Западной Африке — исследования Бата меняют мир к лучшему. Узнайте больше: http://www.bath.ac.uk/research/.

      Хорошо зарекомендовавший себя как питательная среда для предприимчивых умов, Бат входит в десятку лучших университетов во всех национальных рейтингах. Мы занимаем 6-е место в Великобритании в The Guardian University Guide 2021, 9-е место в The Times & Sunday Times Good University Guide 2021 и 9-е место из 131 британского университета в Complete University Guide 2021.



      Отказ от ответственности: AAAS и EurekAlert! не несут ответственности за достоверность новостных сообщений, размещенных на EurekAlert! содействующими учреждениями или для использования любой информации через систему EurekAlert.

      %PDF-1.6 % 3501 0 объект > эндообъект внешняя ссылка 3501 193 0000000016 00000 н 0000006802 00000 н 0000006994 00000 н 0000007052 00000 н 0000007103 00000 н 0000007144 00000 н 0000007282 00000 н 0000007430 00000 н 0000008057 00000 н 0000008161 00000 н 0000008671 00000 н 0000009302 00000 н 0000009554 00000 н 0000043384 00000 н 0000043576 00000 н 0000045322 00000 н 0000045671 00000 н 0000046073 00000 н 0000057124 00000 н 0000384550 00000 н 0000384611 00000 н 0000384706 00000 н 0000384856 00000 н 0000385096 00000 н 0000385240 00000 н 0000385356 00000 н 0000385516 00000 н 0000385610 00000 н 0000385732 00000 н 0000385885 00000 н 0000386024 00000 н 0000386133 00000 н 0000386308 00000 н 0000386519 00000 н 0000386730 00000 н 0000386873 00000 н 0000387019 00000 н 0000387129 00000 н 0000387311 00000 н 0000387476 00000 н 0000387625 00000 н 0000387817 00000 н 0000387998 00000 н 0000388113 00000 н 0000388277 00000 н 0000388400 00000 н 0000388544 00000 н 0000388714 00000 н 0000388831 00000 н 0000388924 00000 н 0000389087 00000 н 0000389184 00000 н 0000389365 00000 н 0000389490 00000 н 0000389637 00000 н 0000389730 00000 н 0000389825 00000 н 00003

      00000 н 00003

      00000 н 00003 00000 н 00003

      00000 н 00003

      00000 н 0000390667 00000 н 0000390810 00000 н 0000390919 00000 н 0000391030 00000 н 0000391171 00000 н 0000391308 00000 н 0000391445 00000 н 0000391584 00000 н 0000391705 00000 н 0000391828 00000 н 0000391939 00000 н 0000392060 00000 н 0000392173 00000 н 0000392319 00000 н 0000392457 00000 н 0000392595 00000 н 0000392765 00000 н 0000392905 00000 н 0000393071 00000 н 0000393220 00000 н 0000393362 00000 н 0000393520 00000 н 0000393646 00000 н 0000393806 00000 н 0000393910 00000 н 0000394040 00000 н 0000394179 00000 н 0000394341 00000 н 0000394483 00000 н 0000394609 00000 н 0000394737 00000 н 0000394841 00000 н 0000395066 00000 н 0000395203 00000 н 0000395352 00000 н 0000395535 00000 н 0000395652 00000 н 0000395757 00000 н 0000395902 00000 н 0000396067 00000 н 0000396226 00000 н 0000396409 00000 н 0000396498 00000 н 0000396707 00000 н 0000396864 00000 н 0000397035 00000 н 0000397198 00000 н 0000397397 00000 н 0000397566 00000 н 0000397687 00000 н 0000397798 00000 н 0000397911 00000 н 0000398032 00000 н 0000398149 00000 н 0000398274 00000 н 0000398413 00000 н 0000398576 00000 н 0000398747 00000 н 0000398908 00000 н 0000399023 00000 н 0000399134 00000 н 0000399313 00000 н 0000399422 00000 н 0000399547 00000 н 0000399742 00000 н 0000399849 00000 н 0000400072 00000 н 0000400313 00000 н 0000400462 00000 н 0000400579 00000 н 0000400708 00000 н 0000400951 00000 н 0000401064 00000 н 0000401187 00000 н 0000401326 00000 н 0000401431 00000 н 0000401544 00000 н 0000401671 00000 н 0000401782 00000 н 0000401907 00000 н 0000402076 00000 н 0000402191 00000 н 0000402460 00000 н 0000402883 00000 н 0000403484 00000 н 0000403965 00000 н 0000404280 00000 н 0000404819 00000 н 0000404934 00000 н 0000405066 00000 н 0000405204 00000 н 0000405338 00000 н 0000405456 00000 н 0000405574 00000 н 0000405694 00000 н 0000405820 00000 н 0000405948 00000 н 0000406440 00000 н 0000406964 00000 н 0000407566 00000 н 0000407996 00000 н 0000408308 00000 н 0000408860 00000 н 0000409065 00000 н 0000409298 00000 н 0000409435 00000 н 0000409600 00000 н 0000409721 00000 н 0000409826 00000 н 0000409935 00000 н 0000410092 00000 н 0000410231 00000 н 0000410360 00000 н 0000410529 00000 н 0000410638 00000 н 0000410805 00000 н 0000411014 00000 н 0000411143 00000 н 0000411272 00000 н 0000411439 00000 н 0000411598 00000 н 0000411757 00000 н 0000411904 00000 н 0000412045 00000 н 0000412174 00000 н 0000412296 00000 н 0000412400 00000 н 0000412582 00000 н 0000412658 00000 н 0000412788 00000 н 0000004156 00000 н трейлер ]/предыдущая 9714287>> startxref 0 %%EOF 3693 0 объект >поток hXit#YBXl!aldP6ieJTc%6:%&!ILpf!n SzӦ{h$]2#9G tt4zw=I

      .

      Добавить комментарий

      Ваш адрес email не будет опубликован.

      *