攜手應對全球醫療呼吸機短缺

全球性的挑戰：醫療呼吸機設備短缺

呼吸機能拯救生命——這在此次新冠疫情期間更是如此。全球疫情流行導致了大量的重症患者，而很多重症患者唯一的希望便依賴於醫療呼吸機。分銷商們爭相搶購呼吸機，工廠也正在進行設備改造來進行呼吸機的生產，其他基礎工程項目也在如火如荼的進行——在此之前，地球村從未如此團結一致地面對過任何的威脅。

PLC一體機方案：輕易實現呼吸機自動控制

呼吸機的控制要求比較複雜。

但對於PLC一體機來說，可以輕鬆實現侵入性和非侵入性兩種呼吸模式的自動化集成。在本文中，我們選擇使用PLC、HMI以及相關組件實現連續的壓力控制的方案。

使用PLC一體機的優勢

操作面板顯示清晰，波形顯示反映患者狀態-並減少操作員的風險：

• 戴手套：觸摸板可由戴手套的人員操作；
• 隔離：通過手機或平板電腦遠程接入和控制呼吸機；
• 內置報警系統：設置警報，向員工手機和郵箱發送警報通知；
• 管理員工訪問權限：輕鬆設置訪問等級，例如護士、醫生、呼吸治療師等；
• 易於集成：與任何CPR系統集成；

使用PLC一體機進行呼吸機壓力控制

呼吸機的情況都展示在一體機的顯示屏上——並且還可通過其他設備遠程進行訪問和控制。

通過HMI人機界面，醫護人員可以：

✔ 接入以及改變以下設置：
呼吸頻率；
吸氣/呼氣比例；
供給壓力；
呼氣末正壓控制；
氧氣水平；
✔ 查看氣流以及壓力圖表；
✔ 查看並對警報採取相應措施；
✔ 查看呼吸機以及患者的關鍵性數據，這包括：
實際壓力；
肺容量；
實際呼氣末正壓；

呼吸機的通用功能設計

下圖展示了呼吸機的通用功能設計，實現持續不斷監控壓力的功能：

用戶輸入參數

 - 呼吸頻率（呼吸次/分鐘）
 - 吸入/呼出比率（呼吸循環百分比）
 - 氣道壓（cm H2O）
 - 呼氣末正壓（cm H2O 
 - 吸入氧氣濃度
 - 運行模式：壓力供給/壓力控制
 - 最小電平警報閾值
 - 供給氣溫和溼度；

系統監控參數

 - 實際壓力值（cm H2O）
 - 呼出潮量（ml）
 - 實際呼氣末正壓值（cm H2O）
 - 圖表-呼氣末正壓值
 - 圖表-氣流

運行規則

本節介紹了呼吸機的主要原理：持續壓力模式和壓力供給模式

• 使用空氣中的氧氣比例閥控制氧氣含量；
• 根據設定過程中確定的呼吸頻率和吸氣/呼氣路率，管理呼吸週期；
• 在緊急情況下停止呼吸機操作；

吸氣管理：
持續壓力模式（不允許患者自主呼吸）

• 在吸氣循環期間，系統保持吸氣閥打開，呼氣閥關閉；
• 該系統使用氣流傳感器來跟蹤吸入的空氣量；

壓力供給模式（允許患者自主呼吸）

• 當吸氣閥和呼氣閥都關閉時，壓力降至“0”（正進行自主呼吸），系統打開吸氣閥門以支持吸氣過程；
• 該系統使用氣流傳感器來跟蹤吸入的空氣量；

呼氣管理：

• 在呼氣週期內，只要測量到的PEEP壓力高於配置的PEEP設定值，則系統保持呼氣閥處於開啓狀態，吸氣閥處於關閉狀態；
• 如果呼氣閥關閉，PEEP壓力升高，系統保持呼氣閥打開，直到壓力降低（在自然呼吸時）。

警報規則

這些都是可以出發警報的情況。警報將顯示在HMI屏幕上CRP會被記錄下來，通知可以發送到員工手機上。

• 吸氣量必須超過規定的最小量；
• 泄露檢測-如果儲存罐輸出壓力沒有達到設定的氣道壓力；
• 在呼氣過程中，PEEP壓力必須下降。如果在最小超時時間內沒有變化，則設置報警（閥故障）
• 在吸氣週期內，氣流壓力必須下降（超時延遲）。如果沒有，則設置報警（吸氣閥故障）；
• 供氣溫度低；
• 供氣溫度高；
• 過濾器更換；

如何選擇PLC控制器？

• PLC系列——Unistream、Vision、Samba系列不同型號皆可；
• HMI人機界面觸摸屏：從3.5寸到15.6寸皆可；
• I/O模塊——背板IO以及擴展IO模塊；
• 強大的數據處理能力——記錄、操作和導出病人數據；
• 配套伺服/驅動——一站式集成的控制方案；