Optimiser Les Performances Des Ventilateurs Grâce Aux Moteurs Cc Sans Balais

Optimiser Les Performances Des Ventilateurs Grâce Aux Moteurs Cc Sans Balais

Les ventilateurs fournissent un flux d’air critique pour les patients qui ne sont pas maintenus en vie par leur respiration naturelle. Ils sont également utilisés comme mesure préventive pour contrer la défaillance imminente d’autres fonctions du corps ou un échange gazeux inefficace dans les poumons. L’utilisation généralisée de la ventilation mécanique a considérablement amélioré le taux de survie des patients subissant des interventions chirurgicales, souffrant de problèmes pulmonaires dus à des accidents ou de maladies pulmonaires aiguës et chroniques. Le micromoteur qui actionne le système est critique au bon fonctionnement du ventilateur. Cet article se concentrera sur l’utilisation et les avantages des micromoteurs CC sans balais dans les ventilateurs.

LES TYPES DE VENTILATEURS MÉDICAUX

Les ventilateurs médicaux sont classés en fonction du mécanisme d’entraînement qui génère le flux d’air. Les ventilateurs peuvent être entraînés par de l’air comprimé ou par des turbines.

Les ventilateurs à compresseur

L’air comprimé ou l’oxygène est généralement fourni par un branchement au réseau d'approvisionnement en oxygène de l’hôpital ou par une bonbonne alimentée directement par un compresseur. L’air est ensuite fourni au patient à l’aide de soufflets, d’évents ou de vannes de régulation. Un autre type de ventilateur à compresseur utilise des pistons, généralement actionnés par des moteurs électriques, pour comprimer l’air. Dans ce cas, il n’est pas nécessaire d’utiliser de l’air comprimé ou de l’oxygène provenant du réseau d'approvisionnement de l’hôpital ou d’un compresseur.

Les ventilateurs à turbine

À l’instar des ventilateurs à piston, les ventilateurs à turbine ne nécessitent pas de branchement au réseau d'approvisionnement de l’hôpital ou de compresseurs. Dans ce cas, le débit d’air et la pression sont générés par une turbine entraînée à grande vitesse qui dispose d’un contrôle autonome de la pression et du débit et qui est facile à transporter. Ces ventilateurs à micro-turbine à grande vitesse nécessitent de puissants moteurs CC sans balais pour fonctionner de façon fiable, assurer une durée de vie de plus de 15'000 heures et fournir des vitesses allant jusqu’à 60'000 tr/min.

Les solutions à turbine sont de plus en plus adoptées par les fabricants de dispositifs médicaux en raison de quelques avantages clés. Par exemple, leurs performances pneumatiques ne sont pas seulement égales, mais peuvent être meilleures que celles des ventilateurs à compresseur utilisé dans les respirateurs pour les services de soins intensifs. Un deuxième avantage est l'absence de besoin d'une source externe d'air comprimé pendant le transport du patient, ce qui permet de faciliter ces déplacement. Le troisième avantage est l’efficacité accrue de sa conception, qui permet une plus petite taille et des batteries moins encombrantes, adaptées aux besoins en énergie.

LES VENTILATEURS D'ANESTHÉSIE : L’IMPACT DES BESOINS DE L’APPLICATION SUR LES PERFORMANCES DU MICROMOTEUR

Un type particulier de ventilateur assure l'apport du gaz anesthésique, où l’air est recyclé et utilisé en boucle fermée pour éviter de polluer le bloc opératoire avec celui-ci, qui auraient un impact négatif sur les chirurgiens et le personnel médical. De plus, les substances utilisées pour l’anesthésie sont généralement des chlorofluorocarbures (CFC), qui sont nocifs pour l’environnement s’ils sont libérés dans l’atmosphère. Ces gaz agissent également comme solvant pour la plupart des plastiques, ce qui rend le choix des matériaux critique, notamment dans le moteur.

Les ventilateurs d’anesthésie sont parfois utilisés dans un environnement contenant 100 % d’oxygène, ce qui a des implications sur les performances et la durée de vie du moteur. Placer un moteur dans un environnement à forte concentration en oxygène pendant une longue période peut entraîner l’oxydation du lubrifiant des roulements à billes. Étant donné que le moteur fonctionne à des grandes vitesses allant jusqu’à 60'000 tr/min, cela peut avoir un impact significatif sur sa durée de vie.

LES MOTEURS CC SANS BALAIS POUR VENTILATEURS

Les exigences de performance des ventilateurs à turbine correspondent à celles de la technologie CC sans balais et sans encoches en raison des principaux besoins de l’application : haute performance, longue durée de vie et faible nuisance sonore. Examinons comment la technologie BLDC répond à ces exigences :

- Haute performance. La conception sans encoches offre une faible inertie qui permet d’obtenir une réponse rapide, en suivant précisément les besoins dynamiques du patient. La conception permet également d'obtenir une vitesse, un couple et une efficacité élevés, répondant aux exigences de la turbine.

- Longue durée de vie. Les moteurs CC sans balais sont commutés électroniquement et équipés de roulements à billes, ce qui permet d’obtenir ou de dépasser la durée de vie requise pour le ventilateur.

- Faible nuisance sonore. La conception sans encoches permet un fonctionnement silencieux, idéal pour les environnements médicaux.

Portescap propose une gamme complète de moteurs CC sans balais Ultra ECTM de 16 à 22 mm qui répondent aux différentes exigences de puissance des ventilateurs à turbine. Elle inclut :

• Moteurs BLDC Ultra EC 22ECS60 pour ventilateurs d’unités de soins intensifs (USI)

• Moteurs BLDC Ultra EC 22ECA60 pour ventilateurs d’anesthésie

• Moteurs BLDC Ultra EC 22ECS45 ou 22ECP35 pour ventilateurs de transport

• Moteurs BLDC Ultra EC 22ECS45 ou 22ECP35 pour ventilateurs de soins à domicile

• Moteurs BLDC Ultra EC 16ECP36, 16ECS36, 16ECP52 et 16ECS52 pour ventilateurs de soins néonataux

LES MOTEURS CC SANS BALAIS POUR VENTILATEURS STÉRILISÉS

Les micromoteurs utilisés dans les ventilateurs d’anesthésie doivent présenter une longue durée de vie, une vitesse élevée, une accélération dynamique et permettre au lubrifiant de résister à l’oxydation. Dans certaines applications, les ventilateurs doivent pouvoir résister à des centaines de cycles de stérilisation. Les moteurs CC sans balais sont parfaitement adaptés pour répondre à ces exigences importantes.

Dans les ventilateurs d’anesthésie, les agents pathogènes peuvent entrer en contact avec l’unité soufflante (qui comprend le moteur miniature), ce qui signifie qu’il doit pouvoir résister à des centaines de cycles de stérilisation pendant toute la durée de vie de l’appareil. Pendant le cycle de stérilisation, l’appareil peut être soumis à un taux d'humidité de 100 %, des températures de 135 °C et des pressions comprises entre 80 mbar et 2,5 bar. La stérilisation peut également être effectuée avec du peroxyde d’hydrogène H2O2, qui peut être moins stressant pour l’appareil. Bien que le moteur soit contenu dans le ventilateur, sa capacité à résister aux cycles de stérilisation est un avantage.

Le moteur CC sans balais et sans encoches de 22 mm de Portescap, le 22ECA60, convient parfaitement aux ventilateurs stérilisables. Il bénéficie de la technologie brevetée de bobine Ultra EC et peut résister à plus de 200 cycles de stérilisation en autoclave. Il peut également fonctionner à des vitesses élevées allant jusqu’à 60'000 tr/min avec de faibles pertes de fer, générant ainsi un faible échauffement. Tout cela contribue à prolonger la durée de vie du moteur en maintenant le lubrifiant du roulement à billes à une température basse. La faible constante de temps mécanique du 22ECA60 (de l’ordre d’une milliseconde) permet des accélérations rapides, ce qui facilite le réglage rapide de la pression et du débit du ventilateur, améliorant la supportabilité de l'appareil et le confort du patient. Ce moteur est également équipé d’une thermistance intégrée pour la surveillance et le contrôle des performances thermiques.

CONCLUSION

Il est essentiel pour les ingénieurs de conception qui travaillent sur des applications de ventilation d’interagir tôt avec les ingénieurs en motorisation pour s’assurer que les bons micromoteurs et roulements à billes sont sélectionnés pour ces machines. Les ingénieurs de Portescap ont plusieurs dizaines d’années d’expérience dans la conception d’appareils personnalisés pour une meilleure intégration du moteur, ainsi qu’un assemblage plus facile de la turbine.