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De nouveaux prototypes de ventilateurs reposent sur des actionneurs linéaires

Les masques à valve, également appelés sacs ambu (unités de respiration artificielle manuelle) sont utilisés pour fournir de l’oxygène aux patients qui ne respirent pas seuls. Mais bien qu’ils aient sauvé de nombreuses vies, ils ne sont pas bien adaptés pour traiter les patients atteints du coronavirus COVID-19.

Le principal inconvénient du masque est qu’il doit être pressé manuellement pour forcer l’oxygène dans les poumons. Cela fonctionne pour de courtes périodes, mais pas pour les soins de longue durée. Il peut également envoyer des quantités variables d’oxygène dans les poumons et le patient doit d’abord être stabilisé avant de recevoir de l’oxygène.

Après avoir étudié les conceptions open source des ventilateurs d’urgence, une équipe d’ingénieurs de Tolomatic s’est réunie et a proposé de nouvelles idées pour la construction de ventilateurs à partir de sacs ambu. En une semaine, l’équipe avait créé deux conceptions qui utilisent les actionneurs électriques à vis de l’entreprise. Les conceptions automatisent le contrôle du volume d’air et de la fréquence à laquelle il est fourni aux patients – une amélioration significative par rapport aux sacs ambu manuels.

Les actionneurs linéaires électriques tels que l’actionneur à tige ERD de Tolomatic (à gauche) et l’actionneur sans tige BCS peuvent être utilisés sur les sacs ambu pour fabriquer des réanimateurs à pression positive non invasifs pour aider à traiter les patients atteints de coronavirus.

« L’approche de l’équipe était d’automatiser un processus traditionnellement manuel utilisant des actionneurs linéaires électriques et de garantir que les patients continueraient à obtenir de l’air pendant des jours ou des semaines », explique Andy Zaske, vice-président des ventes et du marketing de Tolomatic. « Le les actionneurs contrôlent la vitesse, la fréquence et la longueur de course du mouvement vers le bas; combien de temps faire une pause; puis la vitesse, la fréquence et la longueur de course du mouvement de retour. »

«Les actionneurs donnent aux médecins et aux infirmières un contrôle complet sur le flux d’oxygène entrant dans les poumons du patient, contrairement aux cylindres à came ou pneumatiques plus traditionnels que nous avons vus sur d’autres conceptions open source», explique Zaske. «Que le patient soit jeune, âgé, grand ou petit, il peut ajuster la quantité d’air et la fréquence à laquelle il est délivré au patient.»

Les prototypes de Tolomatic utilisent un actionneur électrique à tige (ERD15) ou un actionneur électrique sans tige (BCS). Les deux sont des actionneurs linéaires à vis qui convertissent la puissance rotative d’un servomoteur en mouvement linéaire. Les actionneurs de type tige ont une tige qui s’étend et se rétracte du corps principal de l’actionneur. Les actionneurs sans tige n’ont pas de tige. Au lieu de cela, la course ou la course est contenue dans l’actionneur. Pour cette application, l’actionneur de tige a besoin d’un boîtier pour contenir le sac ambu et l’actionneur se monte sur le boîtier. L’actionneur sans tige est plus compact et peut contenir et comprimer le sac ambu dans ses rails.

La longueur de course optimale pour les deux prototypes est de 2,5 pouces, avec un minimum de 25 lb de force sur l’arbre de sortie. Les deux sont conçus pour au moins 100 lb de force. La configuration du moteur à entraînement direct (ou en ligne) simplifie la conception et réduit les coûts. Ajouter un engrenage à la conception lui permettrait d’accueillir une plus grande variété de moteurs.

Cette coupe transversale d'un sac ambu montre comment il fonctionne, mais il ne peut délivrer que la même quantité d'air indépendamment des besoins du patient et doit être pressé manuellement pour délivrer cet air.Cette coupe transversale d’un sac ambu montre comment il fonctionne, mais il ne peut délivrer que la même quantité d’air indépendamment des besoins du patient et doit être pressé manuellement pour délivrer cet air.

Ces nouvelles conceptions semblent être une amélioration par rapport aux modifications des sacs ambu qui ont automatisé le processus à l’aide d’une came à sens unique ou d’un actionneur pneumatique. Ceux-ci ne permettent pas aux professionnels de la santé d’ajuster la longueur de l’AVC, seulement la fréquence respiratoire. Par conséquent, le même volume de volume est délivré à tous les patients et le profil de mouvement résultant n’est pas comme un cycle de respiration typique.

Les actionneurs linéaires, d’autre part, peuvent rapidement accélérer et maintenir la vitesse sur une distance spécifiée, fournissant des volumes d’air plus continus par compression et un cycle de respiration plus typique. Le contrôle total du mouvement d’un actionneur linéaire permet également d’ajuster les volumes d’air en fonction de l’âge, de la taille ou des besoins actuels du patient.

La conception Tolomatic offre des performances fiables à long terme et permettra l’ajout d’alarmes en cas de panne moteur et de capteurs pour surveiller la quantité et la qualité du débit d’air.

«Nous ne sommes pas un fabricant de dispositifs médicaux, et cette conception n’a été approuvée par aucun organisme de réglementation, explique Zaske. «Cependant, ces concepts limitent le contact du patient à celui du sac ambu déjà approuvé. Notre intention est de tendre la main à d’autres partenaires, de susciter un certain intérêt et de discuter de la façon dont nous pouvons collaborer sur une conception approuvée qui aidera le personnel médical à tenter de sauver des vies.

«À ce jour, nous avons discuté avec plusieurs entreprises de la poursuite d’autres conceptions et nous sommes intéressés par les avantages supplémentaires de l’actionnement électrique. Notre entreprise est prête à offrir notre expertise en contrôle de mouvement pour aider à résoudre ces défis critiques. Les entreprises doivent nous contacter pour obtenir de l’aide avec leurs demandes. »

Pour voir l’inaction des designs de Tolomatic, regardez la vidéo ci-dessous:


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