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来自Maxim Integrated的呼吸机设计解决方案

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我们的供应商合作伙伴Maxim Integrated与我们合作,重点介绍他们提供的组件在呼吸机设备设计中如何发挥重要作用。该方块图突出了呼吸机设计的一些重要特性。

呼吸机设备中的精确传感和及时控制至关重要–呼吸机设备的核心目的是支持患者的呼吸。这通过确保维持足够的通气速率来实现,使肺中的肺泡发生足够的气体交换,从而使血液充氧并去除二氧化碳。

必须监测几个因素来确定机器的控制参数。其中包括潮气量(一次呼吸中交换的空气量)和呼吸速率(以每分钟呼吸次数衡量)。为了保持安全运行,还必须测量其他因素,包括氧气和空气供应的压力以及控制阀的状态,以确保设备没有机械故障。

通常还需要有一个单独的安全控制器,以确保设备在定义的安全参数范围内运行,并在检测到故障情况时将主控制器的操作覆盖到“故障安全”状态。

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Maxim Integrated Ventilator Reference Design - Block Diagram

传感

确保输送给患者的空气具有适当的温度和湿度非常重要,这样不会使肺干燥,并为气体交换提供最佳条件。可以使用几种方法进行温度监测。热电偶器件可以与仪表放大器(如MAX4208(189-8832))结合使用。Maxim还提供专门针对该应用的高度集成器件,即具有线性化功能的MAX31856(190-5444)精密热电偶至数字转换器。

对于直接体温监测,MAX3020x系列器件提供了高精度的体温监测解决方案,并提供开发套件,使您能够在柔性PCB(193-8422)上评估该传感器。

致动与控制

“空气和氧气的比例、压力和通气周期的持续时间”的控制需要对机械阀和致动器进行控制。需要模拟控制的致动器将需要DAC来转换数字控制信号。Maxim提供各种规格的 DAC器件:8至18位分辨率和1至32通道封装。

电源

对于电池供电的设备,实时测量整个系统或子系统的电流消耗以检测常见故障模式非常有用。MAX9634(190-6625)电流感应放大器采用超小尺寸封装,具有高精度和低静态电流消耗。一种替代方法是利用电池电量计器件,该器件使用库仑计数来准确确定可充电电池的电量。MAX1720x系列器件采用Maxim ModelGauge™ m5算法,提供单节MAX17201G+(190-8162)和多节MAX17216版本。

经过适当调节的电源对于确保呼吸设备多年使用的可靠性能至关重要。电源不稳定可能会影响机器性能,因此患者的福利以及系统中其他组件的损坏都会影响机器的使用寿命。Maxim的直流-直流转换器产品系列可用于各种输入和输出电压范围。

用户界面

您可能希望在设计中包括灵活的音频警报系统,以使您不仅限于通过可听见的蜂鸣器来提醒医务人员系统故障。Maxim MAX9718(189-8901)1.4W差分音频功率放大器会是该应用的低成本解决方案。

如果您的机器具有任何形式的日志记录或无线连接功能,则您可能希望考虑包括RTC以启用系统日志的时间戳,这将使识别系统行为中的任何模式和诊断故障变得更加容易。Maxim DS3231MZ+(778-1484)是一个备受欢迎的选择,提供多种评估格式(191-4210)。

安全性

拥有识别医疗设备并验证其真实性的方法非常重要。对于基本设备标识,设备序列号(例如DS28CM00(190-5630))为每台机器提供唯一的标识符。如果担心假冒设备投放市场,您可能希望考虑使用更复杂的设备标识方案。可以使用采用基于ECDSA公钥方案的安全认证IC。这些设备甚至可以抵御物理攻击,并且越来越多地用于防止克隆医疗工具和传感器,Maxim DS28系列(168-2876)提供了多种加密引擎和接口。

停产

停产是医疗设备设计中的重要考虑因素。医学认证和批准通常耗时耗资金,因此同一个设计生产多年较为常见。因此,选择一家能够长期提供设计所需零件的供应商和制造商非常重要。Maxim有一项受到高度认可 的停产政策–他们很少在仍有市场需求的情况下停产产品。

您是否参与了医疗设备的设计和制造?

请在评论中告诉我们您是否参与了医用呼吸机设计中对COVID-19的响应。

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SamPresley 还没写个人简介...
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