直流無刷馬達對於送風設備：空氣就是生命

有很多事我們都想避免。佩戴麻醉面罩和人工呼吸器絕對是其中之一。隨著醫療技術在過去幾年迅速發展，我們在醫療方面與之前的醫療產品相比有關鍵優勢。麻醉機和通氣系統使需要進行麻醉的手術更加安全溫和。對這些要求極高的系統，經過完美調整的驅動解決方案扮演關鍵角色。

Draeger的Zeus Infinity Empowered (IE) 麻醉機是現代科學技術能力的一個例證。該麻醉機將多種功能集成為一個系統，包括精確的通風治療到監測、輸注技術以及子功能的自動化。

可替換部件的無菌渦輪機

配備渦輪通風機的設備，可作為有著完全循環呼吸功能的封閉式麻醉系統去操作。

精準測定閉合系統中的麻醉氣體能夠降低人體對氣體和麻醉劑的攝取。此外，基於渦輪的通風能使患者隨時自由呼吸（自主呼吸）。因此在整個麻醉過程中，成人、兒童以及嬰兒都能有充分的通氣。渦輪組件通常也被稱為送風組件。必要時可自如更換，並且能進行高溫高壓消毒，即能夠在溫度高達134 °C的蒸汽中進行深度處理。
但這對部件的要求也更高，因為渦輪、驅動器等必須承受熱蒸汽的高溫。因此選材至關重要。渦輪組件裝的所有部件與患者呼吸的空氣直接接觸，所以由與生物相容的材料製成。此外，渦輪組件的尺寸也必須緊密，以確保能裝入麻醉機中，並易於更換和清潔。除了生物兼容性和可靠性要求外，馬達也必須具有較高的功率密度。

極具挑戰性的要求

現成部件無法滿足這些要求。“最終我們在FAULHABER公司內部找到了有能力幫助我們開發Zeus IE渦輪組件的合作人。他們不僅有驅動系統的技術知識，還具備專業的系統技術”，Draeger的全球電子產品經理Torsten Theede高興地說到。“從一開始，我們就展開了密切合作。現在來自施奈赫市的專家為我們提供了整套安裝即用型組件。該組件包含了100%針對我們應用訂制的部件。” 
作為驅動的基礎，送風組件安裝的是無刷直流馬達。FAULHABER馬達的設計用於極限操作環境，因此非常適用於對於可靠性、精度和使用壽命要求高的系統。馬達典型的特性包括運轉極平穩、噪音低、高性能高動態以及緊密尺寸。但送風組件所需要的驅動系統仍是開發者面臨的主要挑戰：除了滿足以上要求外，驅動系統還必須實現毫秒內的加速和減速。“這點很重要，能夠確保患者不會被迫呼吸機器內的空氣。”“因此送風組件和驅動器必須能作出快速精確的反應。”

特殊外形下的小動力室

挑戰的成果令人印象深刻。為送風組件訂制的無刷直流馬達安裝在堅固的不銹鋼外殼內。電機直徑僅為24毫米，長度為46毫米。為了達到所需的性能指標，必須對馬達的磁鐵和金屬片進行優化。因為只能使用生物兼容的潤滑劑和粘合劑，並且整個組件必須承受高溫高壓消毒，選擇材料成了難題。例如，選用球軸承時，開發人員與外部專家進行合作，以找到適用於極高速度環境下匹配於生物兼容潤滑劑的最佳材料。
從機械角度來看，該系統也是令人印象深刻的：生成氣流的葉輪泵是直接安裝在馬達上。兩者之間的電連接埋在外部鑄模材料中。

此外，該鑄模材料還結合成一個EPROM，用於記錄驅動歷程。除了讀取序列號外，該EPROM甚至可以直接讀取操作時數。馬達所集成的霍爾感測器的信號由主系統控制器進行處理。該控制器將根據麻醉和通風要求控制馬達運轉。整套送風組件的直徑為120毫米，長度僅為220毫米。
「這個裝置在實際應用中表現非常好。」Theede高興地說到。「我們會繼續合作， Perseus A500麻醉工作站的渦輪組件同樣是與施奈赫市的驅動專家合作的成果。該系統通常提供了精確的送風策略，幫助患者隨時自發呼吸，已在許多診所成功使用多年。當然，訂制送風組件的驅動解決策略也是功臣之一。」Theede總結。