Türbin temelli mekanik ventilatörde basınç kontrolü

Abstract

Mekanik ventilatörler covid-19 salgının da etkisi ile dünya üzerinde en çok talep gören tıbbi cihazdır. Mekanik ventilatörler yüksek katma değerli ürünler olduklarından dolayı bu cihazlar hakkında yapılan akademik çalışmalar genellikle sınırlı sayıda kalmaktadır. Ülkemizde de mekanik ventilatörlerle alakalı bir takım çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Bu çalışmalar içerisinde çok kıymetli çalışmalarda bulunmaktadır. Fakat bu çalışmalar içerisinde türbin temelli ventilatörlerle alakalı bir çalışma bulunmamaktadır. Bu çalışma ülkemizde türbin temelli mekanik ventilatörlerle alakalı ilk çalışmadır. Ventilatör cihazları hacim kontrollü veya basınç kontrollü modlarda çalışmaktadır. Türbin sistemlerin girş gerilimi ile basınç arasında doğrusal olmayan bir ilişki vardır. Bu sebeple basınç kontrollü modların kontrol edilmesi hacim kontrollü modlara göre daha karmaşık bir kontrol problemidir. Ayrıca hasta ciğerlerine ait parametrelerin her hastaya göre farklılık göstermesi ve belirsiz olması ise ikinci bir kontrol problemidir. Basınç kontrollü ventilasyonda sağlanması gereken iki ana unsur vardır. Birinci unsur basınç değerinin mümkün olduğunca çabuk bir şekilde referans değer ulaştırılmasıdır. İkinci husus ise mümkün olan en az aşımı yaptırmaktır. Bu iki unsur birbirlerine bağımlı kavramlar olduğundan dolayı tasarımcı tarafından karar verilir. Hızlı bir yerleşme zamanına sahip olmak için az da olsa aşım kabul edilebilir bir durumdur. Bu çalışmada öncelikle basınç kontrollü ventilasyona uygun bir deney seti tasarlanmış ve gerçeklenmiştir. Tasarlanan deney seti: türbin fan, üç faz fırçasız motor sürücüsü, basınç sensörü, akış sensörü ve mikrodenetleyiciden oluşmaktadır. Hasta simülatörü olarak bir litrelik bir test balonu kullanılmıştır. Deney seti kullanılarak türbin sisteme ait akış, basınç, çıkış gücü ve dönme hızı parametreleri ölçümlenmiştir. Bu parametreler türbin fanın benzeşim kuralları kullanılarak modellenmesinde kullanılır. Üç faz fırçasız doğru akım motoruna ait parametreler ST electronics firmasının IHM-007 isimli sürücü kartı ve motor profiler programı kullanılarak hesap edilmiştir. Test balonu ise basit bir RC elektriksel devresi olarak modellenmiştir.