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医疗应用中的线性运动:呼吸机中的音圈驱动器

通过丹妮尔柯林斯|2020年3月24日

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越来越多的医疗设备制造商正在用更小、更轻的选择替代传统组件,这些选择对于“生命攸关”的应用具有足够的寿命和可靠性。其中一个例子来自呼吸机制造商,他们使用音圈执行器来控制向无法呼吸的病人输送空气的阀门自己呼吸。


呼吸机是相对简单的设备,正如我的同事Lee Teschler在这篇文章在我们的姐姐网站上,测试和测量提示。它们由大约十几个组件组成:压缩空气和氧气罐,连接管,一套阀门(称为吸气和呼气阀),用于连接管的Y连接,通过呼吸监测空气压力和体积的传感器用于患者的循环,过滤器,加湿器和呼吸机面罩。

然而,尽管他们的简单性,呼吸机对于由于严重的肺病,手术或疾病(例如Covid-19)受到严重呼吸而受到呼吸的患者至关重要。


请注意,呼吸机和呼吸器是不同类型的设备,尽管这两个术语通常可以互换使用。呼吸器是一种口罩,可以保护人不吸入有害气体、微生物或微粒。呼吸机可以使用口罩或呼吸管,为无法自主呼吸或呼吸不足的人将空气送入或排出肺部。


作为成本音圈致动器近年来已减少,制造商已帮助确保其适合医疗设备应用通过严格的测试。事实上,一家制造商——森萨塔技术公司(Sensata Technologies)已经测试了其BEI Kimco用于医疗应用的音圈驱动器,以确保它们能够经受超过1亿次循环(而且还在不断增加)。

但为什么制造商 - 特别是那些处理关键医疗设备的人 - 从验证和真正的技术(如螺线管)转换为(相对)的新解决方案,给定严格的测试和批准要求?驱动因素是尺寸和性能。

音圈致动器

音圈执行器控制阀门向无法呼吸无法呼吸的患者,由于肺病,手术或疾病。
图片来源:森萨塔科技公司

语音线圈执行器的一个好处是它们对制造商来定制到精确的应用要求,包括使用特殊材料进行生物相容性或其他环境要求。它们也可以在移动线圈设计(更好的加速度)或移动磁铁设计(用于散热方面)。无论设置如何,它们都可以用极小的形状因素构建。实际上,对于某些呼吸机应用,制造了像顶针那么小的音圈致动器。

音圈技术在许多方面也提供了比螺线管(阀门控制的传统解决方案)更好的性能。它们的低移动质量使它们具有非常高的加速能力,并提供精确的、可控的双向运动,而螺线管只是简单的“开关”设备,需要一个弹簧来提供双向运动。和磁滞在音圈致动器中可以是比在螺线管中低的数量级,意思是语音线圈可以提供更好的重复性。当然,安全在医疗设备应用中也是一个重要的问题。当语音线圈用于控制通风机中的空气流量时,可以采用磁闩锁,以确保如果电源丢失,则致动器保持阀门,因此患者可以继续呼吸。


了下:破解危机:应对COVID-19,线性运动技巧


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