Prototipo ventilador mecánico

Prototipo Ventilador

Este prototipo se elaboro mediante el estudio y la investigación sobre ventilación mecánica y modos ventilatorios, (ver sobre este tema "ventilación mecánica" aquí) se desarrollo un prototipo que realiza un modo ventilatorio que se  asemeja a uno real en la funcionalidad. Si bien un VM es un equipo electro-neumático y  mecánico con un sistema de control "complejo"; se puede realizar un prototipo que realice y se asemeje en función a un modo ventilatório.

Este prototipo se realizo utilizando en cuanto a la parte neumática  como generador de presión un mini-compresor   (de los de automóvil ,o se puede conectar a un compresor normal a 50 Lb) , la presión entra a un tanque, el cual almacena el aire a presión,  este pasa también por una válvula "que controla el  paso del aire y se controla por medio de
un motor paso a paso" y a un sensor de presión, la salida de la válvula va a el pulmón de prueba y a otro sensor de presión en el mismo circuito del pulmon de prueba esta una electrovalvula para controlar la exhalación esto se aprecia mejor en la siguiente gráfica:

• El mini-compresor cuando esta apagado no deja retornar el aíre y por lo tanto no se pierde la presión del tanque, trabaja con 12 v  , el encendido y apagado lo controla el sistema de control.
• La válvula de inspiración puede controlar el caudal de aire que sale por medio del motor paso a paso, este motor es de 0,1 grados por paso y es muy preciso. lo interviene el sistema de control.
• La válvula de exhalación esta normalmente abierta cuando no esta energizada , se acciona e interrumpe el paso del aire cuando esta energizada.
• Los sensores de presión son electroneumáticos reciben presión y entregan un cambio de voltaje proporcional a  esta , la señal de salida  se envía al sistema de control.
• Pulmón de prueba : Es  el que nos representa al paciente ,en el se manifiesta el funcionamiento y es un medio elastico como un globo

Sistema de control

En este sistema es que radica el funcionamiento del equipo en este caso se realizo con un pic 18f4550, para visualizar funciones y datos se uso un display gráfico de 128 * 64 , para ajustar variables y control manual se usaron pulsadores y un encoder rotativo (como el control de volumen de algunos equipos) las salidas del pic van a un ic L298 para energizar las bobinas del motor paso a paso. Para el  compresor y la electrovalvula de exhalación los controla por medio de relevos. Los sensores de presión los acopla por medio de amplificadores operacionales y de estos a dos de los canales de conversión análogo digital del pic, utilizando una resolución de 16 bits para poder tener una mejor precisión en la medida de presión. Los pulsadores y encoder van directo al pic. La fuente de alimentación es externa de +8 y +12 v (2A y 7 A respectivamente "por el compresor").

Funcionamiento:

Al energizarlo se enciende, el display muestra un logotipo seleccionado como marca y luego pasa al menú principal en este momento verifica si hay presión en el tanque y si no esta en la medida requerida "30lb" enciende el compresor, al alcanzar la presión el compresor se apaga (se enciende de nuevo cuando la presión esta  por debajo de 20lb). El menú tiene para seleccionar entre tres sistemas de ventilación y en  cada uno de estos se puede verificar los parámetros ajustados y pasar a ajustarlos, por medio de los pulsadores que están al frente de cada letrero se puede seleccionar el modo y lo que se desea hacer para cambiar el valor de los parámetros de cambian con el encoder. Luego de ver los parámetros y/o ajustarlos se puede volver al menú del sistema ventilatorio seleccionado e iniciar la ventilación.

Logo de la marca

Menú de selección de modo ventilatorio

Menú IMV

viendo y ajustando parámetros

Los modos ventilatorios que se pueden seleccionar son:

SIMV : ventilación mandatoria intermitente sincronizada
As/cont: Asistido controlado
IMV : Ventilación Mandatoria Intermitente  “Controlada por tiempo”

El trabajo de ventilación lo hace en IMV "aunque se puede iniciar ventilación en los otros modos este lo hace en IMV por ser el mas aplicable con los pocos sensores y elementos usados para realizar el prototipo.

Cuando inicia la ventilación este en el primer momento tiene cerrada la válvula de inspiración y la de  exhalación, inicia a abrir la de inspiración con la velocidad y la cantidad según la relación entre  los parámetros ajustados en frecuencia,  relación I/E y Volumen , cuando termina la inspiración este cierra la valvula de inspiración sostiene el aire en el pulmón en una pausa y luego abre la de exhalación el tiempo suficiente para que en el pulmón quede el aire de reserva (volumen tidal). este tiempo esta calculado por la relación entre los parámetros nombrados anteriormente. Esto es una respiración el equipo continua haciendo esto hasta que se salga a ajustar otros parámetros (lógicamente en un equipo real no para de ventilar así se cambien los parámetros solo lo hace hasta que se le indique que pare).
Al cambiar el valor de los parámetros se puede notar el cambio del volumen de aire que entra al pulmón y la velocidad de respiración esto se hace visible en el tamaño y forma en que se infle el pulmón de prueba.

En el siguiente vídeo se muestra como se empezó a realizar pruebas como las de presión comparando lo obtenido con los sensores y lo que marcaba en manómetro, pruebas neumáticas y las pruebas finales con el prototipo  terminado.

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