在2019冠状病毒病疫情中屡建奇功的泵

为了应对2019冠状病毒病疫情，温尼伯 (Winnipeg) 呼吸机项目不得不在设计和部件选择方面做出一些关键选择，尤其是机械泵设计中使用的电机。

面对全球2019冠状病毒病患者数目的急剧飙升，加拿大政府迅速采取措施，并仔细检查了可征用的呼吸机数量，因为他们非常担心在目前医院人满为患的情况下无法提供足够的呼吸机。尽管世界卫生组织 (WHO) 宣称，在感染病毒的人群中，近80%会自行好转；然而，一旦患者被送入医院，那么他们需要用到呼吸机的可能性就会大大提高。从本质上讲，在使用呼吸机时，需要为患者插管（将一根管子通过声带插入气道中，并密封气道以确保空气能正常流动），如此就可以像正常呼吸一样将空气泵入和泵出患者的胸部和肺部，直到患者康复。在疫情期间，世界各地对于呼吸机的需求无一例外都呈现出急剧增长的趋势，各国也在迅速努力填补需要使用呼吸机的患者数量与可调用呼吸机数量之间的差距。

由StarFish Medical设计和制造的温尼伯呼吸机2.0是一种可在紧急情况下使用的机械式呼吸机，当入院患者人数超出医院可应付容量时，可以快速弥补当前已获得批准并允许销售的呼吸机的缺口。这种呼吸机的特点就是非常灵活，因此能在不同的时间、场合满足医院治疗患者的各种需求。例如，患者的肺部可能已非常僵硬，也有可能根本不僵硬。在不同情况下，对于氧气的需求可能就有很大的差异。另外，呼吸机还必须具备足够的通用性，以根据患者对治疗的反应提供各种不同的模式和氧气浓度。

温尼伯呼吸机是一种安装在推车上的系统，通过嵌入式固件以及由各种按钮、旋钮和开关组成的用户界面进行数字化控制。在模拟和数字显示器上可以向用户显示测量的参数值，帮助他们根据每一名患者的具体需求进行微调。这款设备可以监控吸气潮气量、气道压力、氧气百分比 (%O2) 和呼吸频率。另外还可以设置多种报警阈值，用于识别测量值超出可接受参数范围的情况。每位患者的预期使用时间最长可达到连续使用十四天。

温尼伯呼吸机2.0有多种重要功能，其中一些特点包括：能与墙插式和瓶装式氧气源兼容、使用环境空气而不需要额外的空气供应、界面直观且易于使用等。用户需要可以随时查看所有参数和设置，没有复杂的设置要求。每一套装置都有一个集成的电池备用电源系统，易于操作和运输。

为了生产出所需的大量呼吸机，StarFish Medical必须能及时获得所需数量的各种部件——包括电机在内。

电机选型

StarFish Medical曾在过去的多个项目中使用过maxon电机，他们一致认为：maxon电机不仅效率高，最重要的是非常可靠。另外，各个型号的电机都随附提供大量实用的技术数据，可以帮助用户轻松地将选择范围缩小到几个选项。然而，这个项目的进展速度非常之快，以至于StarFish Medical在确定项目的具体要求之前就不得不初步选定要使用的电机。当时的主要目标是找到一种立即可用的电机，而且要能提供足够的性能余量以确保百分百的成功。

maxon技术支持部门与StarFish Medical设计团队展开合作，提出采用无齿轮无刷电机的方案：这款电机是根据应用的要求和可用性选择的，可以在较短的备货时间内达到充足的供应量。StarFish Medical需要的电机在韩国生产基地进行生产，因此能保障供应量，以满足最初的需求计划。 

要使用无刷DC电机，就必须对呼吸机的初始设计进行适当调整，这也为整个设计过程增加了一些有趣的挑战。幸运的是，StarFish Medical之前曾有过此类调整的经验，并且能调整他们现有的设计方案，从而轻松、快速地改为使用无刷DC电机。或许是对他们卓越设计能力的褒奖，StarFish Medical欣喜地发现maxon电机使用起来非常简单。StarFish Medical专门开发了定制的软件和硬件，以充分利用电机选型功能，而不是使用现有的标准化选项。

StarFish Medical在经过仔细思考和精心设计之后，为温尼伯呼吸机项目选用了maxon EC-i 52电机。

呼吸机电机要求和运行

电机可驱动用于控制活塞位置的滚珠丝杠执行器，以通过呼吸机帮助患者“呼吸”。StarFish Medical选择的是一款200 W的电机，从而在转矩和转矩变化时具有一定的机动性。对于电机的要求包括：最大转速215 mm/s、最大加速度7.2 m/s2、最大转速的加速/减速斜坡0.05 s，以及从1.5M到15M的循环次数。另外，其中一项运行灵活性要求是：如果呼吸机感测到患者不适，系统就可以非常快速地从吸气冲程变为呼气冲程。

StarFish Medical最初订购了7,500台配备ENX霍尔效应传感器的EC-i52电机（见图示）。这款电机配备已经过优化的磁环，因此可提供极高的转矩密度和较低的齿槽转矩。内部多极转子具有极高的动态性能。总而言之，这款电机采用钢制法兰和钢制外壳，这种坚固耐用的设计使其适合各种需要高性能和长占空比的应用。

在为您的设计选择合适的电机时，如果电机可用性成为了电机选型时必须考虑的主要因素，那么就可能做出截然不同的选择。为了选出符合您各项要求的电机，选择一名适当的合作伙伴至关重要：不仅应该拥有您所在行业的丰富经验和专业知识，而且应该对您的供货要求非常敏锐。在温尼伯呼吸机这个案例中，maxon能够利用多年与医疗公司合作的经验和知识，在产品选择方面提供有效的建议和帮助，从而极好地满足了StarFish Medical的迫切需求。