Beatmungsgerät

Beatmungsgeräte befördern auf mechanische Weise Luft in die Lunge der Patienten und extrahieren sie auch wieder daraus. Man unterscheidet eine assistierte oder kontrollierte Beatmung, bei der die Lungentätigkeit vorübergehend oder dauerhaft unterstützt wird. Beatmungsgeräte können außerdem während einer Operation zur Regelung des Sauerstoffgehalts im menschlichen Körper dienen, wenn Blutverlust zu einer Hypoxie, d. h. Sauerstoffmangel im Körper des Patienten führen kann. Diese Regelung sollte im Optimalfall ohne menschlichen Eingriff ablaufen.

Sensoren & Mikrocontroller: Die wichtigsten Kennwerte im Zusammenhang mit künstlicher Beatmung sind das absolute Volumen und die bei Atemvorgängen erfolgenden Änderungen des Tidalvolumens im Gasraum der Lungen. Hierzu sind mehrere Sensoren für Druck, Volumen und Flow erforderlich. Die von den Sensoren erfassten Daten werden an den Mikrocontroller geliefert. Anhand dieser Sensordaten steuert der MCU das Motorsystem der Pumpen im Beatmungsgerät.

Überwachungs- und Alarmfunktionen: Ein wichtiger Bestandteil von Beatmungsgeräten sind die Überwachungs- und Alarmfunktionen, die Informationen zu bestimmten Atmungsparametern des Patienten, wie beispielsweise dem ausgeatmeten Volumen oder dem Atemwegsdruck, liefern. Das Beatmungssystem muss in der Lage sein, die Eigenatmung des Patienten zu erkennen. Der MCU misst Änderungen des Atem-Flows und -drucks mithilfe von Sensoren. Wenn innerhalb eines bestimmten Zeitraums keine Inspiration erkannt wird, ertönt ein akustischer Alarm. Die Programmierung der Bedingungen hängt vom verwendeten System ab. Audioverstärker dienen zur Benachrichtigung bei verschiedenen Alarmfällen, die je nach Situation ausgelöst werden. Für die Alarmauslösung können PWM-Zyklen programmiert werden.

Ventilsteuerung: Das Druckluftsystem wird aus Drucktanks oder über einen Kompressor mit Luft und zugesetztem Sauerstoff gespeist. Das Mischungsverhältnis der beiden Gase wird über Einlassventile reguliert, und die Mischung wird dann in einem Vorratstank bei einem bestimmten Druck gespeichert. Wenn das Mischungsverhältnis und der Druck korrekt sind, wird diese Luft zur Beatmung des Patienten verwendet. Der Überdruck der Beatmungsluft wird durch die Elastizität der Lungen abgebaut. Dieser Vorgang heißt passive Ausatmung. Die ausgeatmete Luft wird in der Regel durch ein Einwegventil im Beatmungskreislauf des Patienten freigesetzt.

In der Intensivmedizin werden hochmoderne Geräte zur künstlichen Beatmung von Erwachsenen, Kindern und Säuglingen benötigt. Diese Geräte zeichnen sich durch leistungsfähige Beatmungs-, umfassende Überwachungs- und effektive Behandlungsfunktionen aus.
Dank einer Vielzahl von Behandlungsoptionen kann nahezu jeder akut kranke Patient bedarfsgerecht versorgt werden. Zu diesen Optionen gehören beispielsweise die PV-Loop-Aufzeichnung bei geringem Atemgasfluss (Low-Flow-Manöver), die anpassbare Druckeinstellung über Fernbedienungsschnittstellen oder Bedienelemente am Gerät und die softwaregestützte Entwöhnung von der künstlichen Beatmung.

Leckagen an der Patientenschnittstelle können mithilfe von intelligenten, vernetzten Systemen kompensiert werden. Intelligente Beatmungsgeräte sind in der Lage, Leckagen zu erkennen und auszugleichen, indem sie sowohl den Inspirationstrigger als auch die Inspirationsendpunkte anpassen und daher eine optimale Synchronie aufrecht erhalten. Auch während des Patiententransports (außerhalb der Intensivstation) müssen Beatmung und Patientenüberwachung uneingeschränkt gewährleistet sein. Die Stromversorgung für das Gerät muss dann durch Batterien sichergestellt werden.

Bei einem plötzlichen Ausfall der Netzstromversorgung wird auf UVS-Systeme zurückgegriffen, sodass der Flow und die Patientenüberwachung kontinuierlich fortgesetzt werden können. USVs dienen auch zur Notversorgung der Kommunikationsnetzwerke, damit die Patientendaten jederzeit verfügbar bleiben.

Die Gebläseeinheit wird von einem bürstenlosen Gleichstrommotor (BLDC) angetrieben. Diese Einheiten müssen für extreme Einsatzbedingungen ausgelegt sein (wegen der bei 134 °C erfolgenden Sterilisation auch für hohe Temperaturen). Sie müssen äußerst zuverlässig und präzise arbeiten und eine lange Lebensdauer aufweisen. Weitere typische Merkmale sind absolut gleichmäßiger Betrieb, geringes Betriebsgeräusch, hohe Leistung und Dynamik sowie ein kompaktes Format. Für die Auslegung von mobilen Beatmungsgeräten ist es von entscheidender Bedeutung, dass die Stromversorgungseinheit nicht viel Platz beansprucht. Das Gebläse muss auf Anforderung durch die Motorsteuerung auf die Millisekunde exakt beschleunigt und genauso schnell wieder abgebremst werden, um sich an die Atemtätigkeit des Patienten und dessen Lungenleistung anzupassen. 

Die BLDC-Produktpalette von Infineon umfasst Leistungsschalter, Mikrocontroller, spezielle ICs für Motorsteuerungen, Gate-Treiber und Sensoren.  Hier erfahren Sie mehr über Lösungen für die Steuerung von bürstenlosen Gleichstrommotoren.

In unserer umfassenden Produktpalette mit Halbleiterlösungen aus deutscher Qualitätsproduktion finden Sie die besten Produkte, Demo-Platinen und Referenzdesigns für Schaltnetzteile. Wir sind der einzige Hersteller, der ein lückenloses Portfolio von Halbleiterprodukten für Ihre Anwendungen anbietet. Unsere Fachleute sind mit den Anforderungen an Ihre Stromversorgungssysteme bestens vertraut.

Netzteil-, Ladegeräte- und Adapteranwendungen können mit dem 800-V-CoolMOS^™ P7 realisiert werden, für das Gesamtdesign der Controller stehen weitere Power-ICs von Infineon zur Verfügung. Im 45 W-Evaluation-Board ist eine quasi-resonante Flyback-Topologie zur Minimierung von Schaltverlusten gezeigt, die Designs mit höherer Leistungsdichte, geringerer Abstrahlung und weniger leitungsgeführten Emissionen ermöglicht. Diese Platine dient zur Demonstration einer isolierten 45-W-Flyback-Topologie mit Universaleingang und 19 V Ausgangsspannung auf Basis des Controllers ICE2QS03G und des P7-MOSFET. Hier finden Sie alle Informationen zu Platine, Schemata und Testergebnissen.

Hier erfahren Sie mehr zu den AC/DC-Schaltnetzteilen von Infineon.

Gefälschte Komponenten können die Einsatzfähigkeit eines Endprodukts ernsthaft gefährden und Originalgeräte von Systemherstellern und OEMs beschädigen. Daher ist es für die Hersteller zunehmend wichtig, ihre Produkte und Marken zu schützen.

OPTIGA^™ Trust B ist eine robuste kryptografische Lösung für eingebettete Systeme, die einfach zu integrierende und zuverlässige Authentifizierungsfunktionen benötigen. Diese Sicherheitslösung hilft System- und Geräteherstellern beim Schutz der Authentizität, Integrität und Sicherheit ihrer Originalprodukte. Als sofort einsatzbereite Lösung bietet OPTIGA_™ Trust B erweiterten Schutz vor dem Einbau von Nachahmerprodukten aus dem Zubehörhandel und unterstützt damit die Authentizität der OEM-Produkte. Gleichzeitig verhindert sie unangenehme Überraschungen für den Nutzer.

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