Справочная плата с открытым исходным кодом нацелена на быстрое развертывание аппарата искусственной вентиляции легких

Многие медицинские устройства нуждаются в точном встроенном управлении движением на низкой скорости, и в эпоху Covid-19 аппараты ИВЛ являются одним из видов медицинского оборудования, которое очень востребовано для лечения пациентов.

Чтобы решить эту проблему, Trinamic Motion Control (часть Maxim Integrated) выпустила справочную плату с открытым исходным кодом для ускорения разработки аппаратов ИВЛ в рамках своего проекта Trinamic Open-Source Ventilator (TOSV). Полученная в результате плата эталонного дизайна TMC4671 + TMC6100-TOSV-REF с аппаратным и программным обеспечением с открытым исходным кодом объединяет устройства TMC4671 и TMC6100 в компактном модуле. Сервопривод BLDC рассчитан на напряжение от 12 до 36 В и среднеквадратичное значение до 6 А для подключения аппаратов ИВЛ или респираторных систем. Чтобы еще больше ускорить циклы проектирования, модуль с открытым исходным кодом имеет разъем SBC в стиле Raspberry Pi и место для дополнительной платы датчика давления.

Поскольку автоматические вентиляторы должны быть оснащены соответствующей сенсорной технологией для отслеживания изменений и реагирования на них, таких как расход, объем и частота дыхания, модуль поставляется с интерфейсом датчика Холла и разъемами для дополнительной дополнительной платы датчика давления. Эти данные можно напрямую визуализировать на Raspberry Pi с сенсорным экраном, используя бесплатную прошивку с открытым исходным кодом, разработанную Trinamic для модуля эталонного дизайна.

Компания заявила, что ее цель с помощью этого эталонного дизайна - показать инженерам, как можно построить аппараты искусственной вентиляции легких с использованием легкодоступных компонентов, минуя увеличенное время изготовления традиционных компонентов во время кризиса Covid-19. Trinamic подчеркивает, что ее цель не в производстве аппаратов искусственной вентиляции легких, а в том, чтобы предложить то, что предлагает высококачественную вентиляцию, которая может быть произведена серийно производителями медицинского оборудования в краткосрочной перспективе.

Основатель Trinamic Майкл Рандт объяснил:«С самого начала мы решили использовать турбинный двигатель с высокой частотой вращения, основанный на двигателе BLDC. Вместе с датчиками давления и объемного расхода двигатель с динамическим управлением обеспечивает режимы вентиляции как по давлению, так и по потоку ».

Опираясь на предыдущий опыт управления турбинами устройства CPAP (непрерывного положительного давления в дыхательных путях), Trinamic сказал, что одно было ясно:обеспечение быстрого и динамического управления низкоиндуктивными двигателями BLDC может быть исключительно сложной задачей. Это требует тщательного рассмотрения компромисса между высокой частотой коммутации и пульсациями тока и их последующими коммутационными потерями и потерями в статоре соответственно. Благодаря встроенной микросхеме сервоконтроллера TMC4671, модуль генерирует частоту ШИМ и тактовую частоту контроллера тока 100 кГц независимо от микроконтроллера. Благодаря этому потребление тока системой снижается без потери производительности до 15 процентов по сравнению с частотой 25 кГц.

Дополнительная плата для I2C и аналоговых датчиков позволяет поддерживать датчики давления от различных производителей. TMC4671 + TMC6100-TOSV-REF можно подключить к одноплатному компьютеру для доступа к пользовательскому интерфейсу и высокоуровневым функциям управления. В случае проекта TOSV использовался Raspberry Pi с сенсорным дисплеем.

Референсная плата с полностью открытым исходным кодом TMC4671 + TMC6100-TOSV-REF доступна с середины июля. Все оборудование, прошивки и программное обеспечение являются общедоступными по лицензии MIT.