携手应对全球医疗呼吸机短缺

全球性的挑战：医疗呼吸机设备短缺

呼吸机能拯救生命——这在此次新冠疫情期间更是如此。全球疫情流行导致了大量的重症患者，而很多重症患者唯一的希望便依赖于医疗呼吸机。分销商们争相抢购呼吸机，工厂也正在进行设备改造来进行呼吸机的生产，其他基础工程项目也在如火如荼的进行——在此之前，地球村从未如此团结一致地面对过任何的威胁。

PLC一体机方案：轻易实现呼吸机自动控制

呼吸机的控制要求比较复杂。

但对于PLC一体机来说，可以轻松实现侵入性和非侵入性两种呼吸模式的自动化集成。在本文中，我们选择使用PLC、HMI以及相关组件实现连续的压力控制的方案。

使用PLC一体机的优势

操作面板显示清晰，波形显示反映患者状态-并减少操作员的风险：

• 戴手套：触摸板可由戴手套的人员操作；
• 隔离：通过手机或平板电脑远程接入和控制呼吸机；
• 内置报警系统：设置警报，向员工手机和邮箱发送警报通知；
• 管理员工访问权限：轻松设置访问等级，例如护士、医生、呼吸治疗师等；
• 易于集成：与任何CPR系统集成；

使用PLC一体机进行呼吸机压力控制

呼吸机的情况都展示在一体机的显示屏上——并且还可通过其他设备远程进行访问和控制。

通过HMI人机界面，医护人员可以：

✔ 接入以及改变以下设置：
呼吸频率；
吸气/呼气比例；
供给压力；
呼气末正压控制；
氧气水平；
✔ 查看气流以及压力图表；
✔ 查看并对警报采取相应措施；
✔ 查看呼吸机以及患者的关键性数据，这包括：
实际压力；
肺容量；
实际呼气末正压；

呼吸机的通用功能设计

下图展示了呼吸机的通用功能设计，实现持续不断监控压力的功能：

用户输入参数

 - 呼吸频率（呼吸次/分钟）
 - 吸入/呼出比率（呼吸循环百分比）
 - 气道压（cm H2O）
 - 呼气末正压（cm H2O 
 - 吸入氧气浓度
 - 运行模式：压力供给/压力控制
 - 最小电平警报阈值
 - 供给气温和湿度；

系统监控参数

 - 实际压力值（cm H2O）
 - 呼出潮量（ml）
 - 实际呼气末正压值（cm H2O）
 - 图表-呼气末正压值
 - 图表-气流

运行规则

本节介绍了呼吸机的主要原理：持续压力模式和压力供给模式

• 使用空气中的氧气比例阀控制氧气含量；
• 根据设定过程中确定的呼吸频率和吸气/呼气路率，管理呼吸周期；
• 在紧急情况下停止呼吸机操作；

吸气管理：
持续压力模式（不允许患者自主呼吸）

• 在吸气循环期间，系统保持吸气阀打开，呼气阀关闭；
• 该系统使用气流传感器来跟踪吸入的空气量；

压力供给模式（允许患者自主呼吸）

• 当吸气阀和呼气阀都关闭时，压力降至“0”（正进行自主呼吸），系统打开吸气阀门以支持吸气过程；
• 该系统使用气流传感器来跟踪吸入的空气量；

呼气管理：

• 在呼气周期内，只要测量到的PEEP压力高于配置的PEEP设定值，则系统保持呼气阀处于开启状态，吸气阀处于关闭状态；
• 如果呼气阀关闭，PEEP压力升高，系统保持呼气阀打开，直到压力降低（在自然呼吸时）。

警报规则

这些都是可以出发警报的情况。警报将显示在HMI屏幕上CRP会被记录下来，通知可以发送到员工手机上。

• 吸气量必须超过规定的最小量；
• 泄露检测-如果储存罐输出压力没有达到设定的气道压力；
• 在呼气过程中，PEEP压力必须下降。如果在最小超时时间内没有变化，则设置报警（阀故障）
• 在吸气周期内，气流压力必须下降（超时延迟）。如果没有，则设置报警（吸气阀故障）；
• 供气温度低；
• 供气温度高；
• 过滤器更换；

如何选择PLC控制器？

• PLC系列——Unistream、Vision、Samba系列不同型号皆可；
• HMI人机界面触摸屏：从3.5寸到15.6寸皆可；
• I/O模块——背板IO以及扩展IO模块；
• 强大的数据处理能力——记录、操作和导出病人数据；
• 配套伺服/驱动——一站式集成的控制方案；