一次性传感器可高精度监测危重患者的通气情况。
迪迪埃·佩雷特,爱默生
汉密尔顿医疗公司(瑞士博纳杜兹)为重症监护病房和重症监护运输提供智能通风解决方案。为了满足2019冠状病毒疾病爆发期间对呼吸机的需求,汉密尔顿医疗公司在内华达州雷诺建立了一个新的呼吸机生产基地,并得到了通用汽车的一个当地团队的支持。
在四个月的时间里,该设施从光地板转向全面生产,交付了美国卫生与公共服务部(DHHS)于2020年9月根据合同购买的数千台汉密尔顿T1呼吸机中的第一台。
大规模生产近端流量传感器
自1983年以来,近端流量传感器一直是所有汉密尔顿医用呼吸机的核心部件。它直接从患者的气道开口提供有价值的数据。传感器必须能够检测到哪怕是微小的压力变化,这表明患者试图自然呼吸,并根据患者自身的吸入过程进行调整,以舒适地用所需的含氧空气量支撑它。
用一次性组件成功批量生产高度工程化且极其精确的流量传感器并不简单;它对汉密尔顿医疗公司的设计、组装和成本构成了重大挑战。幸运的是,该公司已经在瑞士投入了多年的设计和开发工作,与艾默生和当地机器制造商合作,创建并验证了使用布兰森超声波焊接技术组装所有塑料流量传感器的自动化系统。超声波焊接结合了高频振动和压缩力,在匹配热塑性零件的界面上产生摩擦加热和定向熔化,使它们能够永久连接。该工艺非常适合流量传感器组装,因为它实际上消除了热量、机械应力或传感器脆弱膜污染的风险。
全自动流量传感器组装系统由总部位于瑞士的Imperia Systems在汉密尔顿的监督下建造,艾默生为快速通道组装项目提供医疗生产就绪的Branson 2000Xc超声波焊机、焊接工具以及技术和集成支持。交付后,该系统在2020年9月正式投产前成功完成了IQ/OQ/PQ(安装、运行和性能鉴定)。在操作过程中,装配系统机器人在下部焊接工具上拾取并定位三个传感器组件。首先是下半部分,将包含薄膜的皮瓣插入其中。机器人确认环膜位置正确后,将上半部分放置在顶部。然后,焊机的执行器下降,将上部焊接工具压缩到传感器组件上。压缩力驱动超声波焊接,在不到1秒的时间内完成。
超声波焊接完成后,焊机中的数字控制装置实时监控所有焊接参数,并为每个零件保存完整的焊接数据记录。医用Branson焊工配备了数据安全功能,包括分层密码保护和高级数据加密。它们支持遵守包括ISO 13485在内的领先全球制造标准,以及欧盟医疗器械法规和FDA 21 CFR part 11法规中的医疗器械生产和零件可追溯性要求。
呼吸机的工作原理
Hamilton-T1等机械呼吸机为因受伤或呼吸系统疾病而无法充分呼吸的患者的肺部提供呼吸支持。
插管后——将气管插管插入患者的气管——呼吸机提供多种模式,以安全地为肺部提供足够的氧气和清除二氧化碳。模式的选择基于患者的剩余呼吸能力,范围从全自动到支持性(例如,由患者自身的呼吸努力触发)。
尤其是在智能数字控制的帮助下,人类呼吸过程的自动化涉及到极大的精度和复杂性。呼吸机可以在精心管理的压力、呼吸量、呼吸速率、湿度和温度下输送高氧气混合物。汉密尔顿医用呼吸机遵循间歇正压通气(IPPV)原则。具有规定氧气浓度的气体在正压下进入肺部,通过支气管进入微小的单个气囊(肺泡)。在肺泡中,气体交换发生:氧气在红细胞处与二氧化碳交换。呼气时,呼吸机的呼气阀打开以释放压力,富含二氧化碳的气体可以通过肺泡从肺部逸出体外。
一个由两根管子组成的回路连接在呼吸机和患者的气道上,构成呼吸回路。这两条管子在一个Y形管上相交,吸入管和阀门在一个支管上,呼气管和阀门在另一个支管上。在Y形管处,呼吸气体通过近端流量传感器,进出患者气道。这个过程本身相对简单——吸气时的高压和呼气时的减压交替循环。这种复杂性源于复制精细调整所需的精确性,否则患者的大脑会做出精细调整来调节呼吸过程。这就需要对各种因素进行精确的实时控制:混合、流速、压力,甚至每次呼吸的时间。
Didier Perret是艾默生Branson焊接和组装公司的医疗业务开发经理。他拥有瑞士Technicum La Chaux de Fonds的机械工程学位。佩雷特自2000年以来一直为艾默生工作,在自动化、生产、产品设计和塑料组装技术方面拥有丰富经验。这篇文章中表达的观点只是作者的观点,并不一定反映医疗设计和外包的观点。com或其员工。
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