Introdução ao Ventilador
Um ventilador é um dispositivo médico utilizado para auxiliar na respiração de pacientes que não conseguem respirar por conta própria devido a uma variedade de condições, tais como síndrome de dificuldade respiratória, DPOC, apneia obstrutiva do sono e asma. Essencialmente, o ventilador move o ar para dentro e para fora dos pulmões, ajudando o paciente a respirar.
Princípios do Ventilador
Um ventilador funciona fornecendo um fluxo de ar ou oxigênio aos pulmões, permitindo que o paciente inale oxigênio e expire dióxido de carbono. Isso é especialmente importante para quem sofre de doenças respiratórias, pois pode ajudá-los a manter os níveis de oxigênio na corrente sanguínea.
Componentes de um ventilador
O ventilador é uma combinação de circuitos eletrônicos e circuitos mecânicos de ar. Sua estrutura geral é composta por nove partes: fonte de oxigênio, válvula solenóide, dispositivo de mistura de ar, válvula limitadora de pressão, umidificador e circuito de controle de temperatura, medidor de resistência das vias aéreas, válvula respiratória, caixa de sinalização e circuito de controle da válvula solenóide.
Fonte de oxigênio
É um dispositivo de armazenamento de oxigênio projetado para fornecer ao paciente o oxigênio necessário para inalação. Geralmente é alimentado por cilindros de oxigênio de alta pressão ou ar comprimido.
Válvula solenóide
A válvula solenóide é uma válvula de abertura e fechamento para a "fonte de oxigênio". A diferença entre ela e a válvula reguladora mecânica é que ela é controlada eletricamente, ou seja, controlando a ativação e desativação da corrente da bobina da válvula solenóide para controlar a abertura e o fechamento da válvula, de modo a fazer o ar fluir ou ser cortado. Seu princípio de funcionamento é um pouco semelhante ao dos relés comuns.
Ar misturado
O dispositivo de mistura de ar utiliza o princípio de redução da pressão lateral do fluido de alta velocidade e injeta oxigênio a partir do bocal de alta velocidade para gerar uma área de pressão negativa. A pressão do ar em ambos os lados é maior do que a área de pressão negativa, e o ar é envolvido no oxigênio que flui em alta velocidade.
Válvula limitadora de pressão
A válvula limitadora de pressão é um dispositivo limitador da pressão do gás que garante que o gás seja liberado a uma determinada pressão. Quando a máquina sai da fábrica, ela geralmente é ajustada para uma altura de 6 kPa (60 cmH2O). Se a pressão de saída do ar da máquina exceder esse valor, o gás será liberado automaticamente para garantir a segurança do paciente.
Circuito de humidificação e controlo da temperatura
É um dispositivo de temperatura constante com água e gás a temperatura constante que podem entrar e sair. O dispositivo pode evitar a estimulação dos pulmões do paciente pelo ar frio, evitar a desidratação da mucosa das vias respiratórias e desempenhar o papel de umidificação, filtragem e aquecimento semelhante ao das vias respiratórias humanas. O circuito de controle de temperatura é um circuito usado para ajustar a temperatura da água no umidificador e mantê-la constante.
Tabela de resistência das vias aéreas
Esta tabela é um dispositivo utilizado para indicar a resistência das vias respiratórias do paciente. A partir da resistência das vias respiratórias e da pressão da fonte de oxigénio, é possível calcular, respetivamente, o teor de oxigénio (excluindo o teor de oxigénio no ar) e o volume corrente.
Válvula respiratória
É um dispositivo que utiliza métodos pneumáticos para acionar duas válvulas, a fim de realizar a combinação orgânica de três sinais: expiração, decodificação do chip IC e inspiração, e pressão de ar negativa. Ao inspirar, a válvula inspiratória é aberta e a máquina fornece ar ao paciente em uma direção. Ao expirar, a válvula inspiratória é fechada e o gás expirado é descarregado através do trato expiratório.
Caixa de sinalização
A caixa de sinalização é composta por um par de contatos elétricos selados acionados por um diafragma elástico sensível. Quando a pressão negativa de sucção atinge um determinado valor, o contato é desconectado e a caixa de sinalização emite um sinal de pulso. Dessa forma, a pressão negativa de inalação do paciente é convertida em um sinal elétrico e enviada ao "circuito de controle da válvula solenóide" para realizar o efeito de controle sobre a válvula solenóide.
Circuito de controle da válvula solenóide
É um sistema de controle lógico composto por circuitos digitais de pulso, usado para controlar a ativação ou desativação da válvula solenóide. Por fim, através do circuito de ar, são realizadas a frequência respiratória necessária, a respiração controlada pela máquina da relação tempo de respiração para respiração, a respiração sincronizada e a conversão automática entre respiração ativa e passiva.
Tipos de ventiladores
Existem vários tipos de ventiladores que variam em termos de características e capacidades. Os tipos de ventiladores mais utilizados incluem:
Ventilador de pressão positiva:
O tipo mais comum de ventilador é o ventilador de pressão positiva, que usa uma combinação de pressão e fluxo de ar para fornecer oxigênio aos pulmões. Esse tipo de ventilador é frequentemente usado em unidades de terapia intensiva, onde o estado do paciente é muito crítico. A pressão do ar ajuda a manter as vias aéreas abertas para que o ar possa entrar e sair dos pulmões. Alguns ventiladores de pressão positiva podem ser usados para ventilação de curto e longo prazo.
Ventilador de volume:
Este tipo de ventilador foi concebido para fornecer um volume específico de ar aos pulmões do paciente. Este tipo de ventilador é normalmente utilizado para ventilação a longo prazo, como nos casos de insuficiência respiratória crónica.
Ventilador com controle de pressão:
Este tipo de ventilador foi concebido para controlar a pressão do ar fornecida aos pulmões do paciente. Este tipo de ventilador é utilizado para ventilação de curta duração, como nos casos de insuficiência respiratória aguda.
Ventilador de fluxo variável:
Este tipo de ventilador foi concebido para variar o fluxo de ar ou oxigénio fornecido aos pulmões do paciente. Este tipo de ventilador é utilizado para ventilação prolongada, como nos casos de insuficiência respiratória crónica.
Ventilador não invasivo:
Este tipo de ventilador foi concebido para fornecer ar ou oxigénio ao paciente sem necessidade de intubação ou traqueostomia.
Design do ventilador
Os ventiladores apresentam diversos designs, mas geralmente todos têm algumas características comuns. O design de um ventilador consiste em um sistema de fluxo de ar, uma máscara, um sistema de controle e um monitor. O sistema de fluxo de ar é responsável por fornecer o ar ou oxigênio que é administrado ao paciente. A máscara é a parte do ventilador que é colocada sobre o rosto do paciente, permitindo que o ar seja fornecido aos pulmões. O sistema de controle é responsável por regular o fluxo de ar e controlar sua pressão, enquanto o monitor é usado para acompanhar a frequência respiratória e os níveis de oxigênio do paciente.
Aqui está uma amostra do design do sistema de ventilação PB560 da Medtronic.
Diagrama de blocos
Esquema
Estrutura CAD
Um dos elementos mais importantes do design de um ventilador é a segurança. O dispositivo deve ser projetado com a segurança em mente, garantindo que o paciente não seja exposto a altos níveis de pressão de ar ou oxigênio que possam ser potencialmente perigosos. Além disso, o dispositivo deve ser projetado para ser fácil de usar e manter, a fim de minimizar o risco de uso indevido acidental.
Nos últimos anos, muitos avanços foram feitos no projeto de ventiladores. Muitos ventiladores modernos são projetados para serem portáteis, permitindo que sejam usados em uma variedade de ambientes. Além disso, muitos ventiladores agora incluem recursos como monitoramento automático de pressão, configurações de pressão variável e alarmes para alertar o usuário se os níveis de oxigênio ficarem muito baixos.
Conclusão
Esta publicação apresenta o princípio, as peças e o design do ventilador. É um método importante para prevenir e tratar a insuficiência respiratória ou outros tratamentos de suporte. Se desejar fazer um design ou engenharia reversa dos ventiladores, entre em contato conosco para obter suporte.
