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Respirador Artificial (ART4374)

Este projeto de respirador artificial foi criado pelos engenheiros Antonio Telvio Azambuja de Oliveira e Rodolfo Alfredo Linck quando ainda trabalhavam na Narcosul. Agora eles disponibilizam o projeto completo para que seja compartilhados a todos os engenheiros que desejam fabricá-los.

 

Antonio Telvio Oliveira (Projeto de eletrônica e software)

Rodolfo Alfredo Linck (Projeto mecânico pneumático)

 

Meu companheiro de trabalho, assim como eu, ambos somos remanescentes de uma indústria de respiradores, NARCOSUL. Após alguns anos do fechamento desta indústria, ainda tínhamos a ilusão de fabricarmos respiradores. Resolvemos projetar um equipamento que fosse simples e barato na fabricação e na utilização, um respirador simples, e que poderia também ser utilizado em medicina veterinária. Naquela época, ano de 2008, os hospitais no Brasil eram pouco providos de respiradores e não necessitavam de grandes automações e complexidade, como outros que havíamos projetado. Então, pusemos a mão na massa e o projetamos. Seu protótipo esteve em pleno funcionamento em minha casa, impulsionado por um compressor de ar usado em consultório odontológico.

Hoje, mais de 10 anos depois, as condições dos hospitais no Brasil não mudaram muito,

continuam desprovidos de respiradores e com um agravante, as indústrias de respiradores desapareceram, uma a uma, por administração deficiente, por falta de incentivo, ou outros motivos que não ouso falar.

Deflagrada a atual pandemia, decidi pela publicação do projeto, saí atrás de documentos, anotações e protótipo perdidos, reconstituindo documentação.

Ao ligar o equipamento o painel LCD mostrará o nome da empresa Medicaltec. Este era o antigo nome da empresa de meu colega. Este nome hoje pertence a outra empresa.

 

 

Descritiva dos circuitos eletrônicos

 

Figura 1
Figura 1 | Clique na imagem para ampliar |

 

O cicuito da figura 1 (acima) é um circuito convencional de saída e entrada de comunicação RS 232. Esse circuito não foi implementado no softwere desta versão, portanto esta ainda inoperante.

Pretendíamos que este respirador se comunicasse com a rede de informática dos hospitais, mas não tínhamos informações dos protocolos usados.

 

Figura 2
Figura 2 | Clique na imagem para ampliar |

 

O U5 é composto pelo conhecido CI 555, um  temporizador/oscilador. Ele stá configurado como oscilador e a sua tensão de saída controla as duas porta AND do U3, que aciona os leds sinalizadores do teclado, em caso de alarme.

O opamp A do U6 compara a tensão de referência de Z1 com VDD (bateria). Quando esta tensão cai abaixo de 10.5v, o pino 1 sobe e aciona as portas and B e A de U3, e estas acionam os leds do teclado. A bateria, somente na falta de tensão na rede, abastece o circuito.

 

Figura 3
Figura 3 | Clique na imagem para ampliar |

 

O opamp B de U6 através do divisor de tensão na saída (pino7) se comunica com o processador (pino 16) comunicando que a alimentação da rede elétrica está ausente. Esse aviso é provocado pelo sinal da fonte, sinalizando o evento através do pino 6 (divisor de tensão R15 e R17) comparando com o sinal de referência (Z1) da alimentação da fonte.

O opamp C do U6 compara a tensão da fonte com a tensão de referência (Z1). Se for baixa significa que a bateria está abaixo do limite e não há rede elétrica (Fonte inoperante), e é acionado o reset por meio do inversor (U5B ), a porta and U14 A e do transistor Q5 . A porta U14 A também aciona as duas portas and U14D e U14C para provacarem o reset do painel LCD e do sinal de Alarme Geral.

 

Figura 4
Figura 4 | Clique na imagem para ampliar |

 

Na figura 4 temos o esquemático tradicional do CI 8031 com memória RAM, a memória de Programa está interna no chip. Não achamos necessário descritivas sobre ela, porque é amplamente conhecida para estes circuitos. O conector da direita é para comunicação com o painel LCD. O Pot1 é o ajuste do contraste do LCD (importante)

O conector do sensor Magnético recebe o sinal do fim da excursão do fole do respirador, finalizando o tempo inspiratório. Este sensor é um micro swite magnético que esta localizado na parte pneumática.

J1 é um conector de três pinos para receber um jumper duplo. Este jumper coloca em curto o pino 2 com pino 1, ou pino 2 com o pino 3. Sua finalidade está na calibração do sensor de pressão.

 

Figura 5 - Conector do teclado
Figura 5 - Conector do teclado | Clique na imagem para ampliar |

 

Figura 6 Circuito da Fonte.
Figura 6 Circuito da Fonte. | Clique na imagem para ampliar |

 

Esta fonte está regulada para receber informação da fonte primária alimentada pela rede elétrica, e na falta desta pela bateria, estabiliza-la em 12 VCC e 5 VCC. Possui também uma entrada de referência da falta de energia da rede elétrica convencional, significando que a alimentação está sendo feita pela bateria de 12 V.

Esta fonte primaria externa, não projetamos, foi adquirida na firma especializada em “nobreaks” Ceccarelli e Cia (R. Morretes 436, Santa Maria Goretti, Porto Alegre Rio Grande do Sul. Durante todo o período de teste ela apresentou um funcionamento perfeito sem necessidade de manutenção.

 

 

Figura 7  - Este circuito é uma espera para futuras expanções.
Figura 7 - Este circuito é uma espera para futuras expanções. | Clique na imagem para ampliar |

 

Figura 8 – Circuitos de acionamento da Solenóide.
Figura 8 – Circuitos de acionamento da Solenóide. | Clique na imagem para ampliar |

 

 

Este dois pequenos circuitos acionam as duas solenóides pneumáticas que controlam a entrada de ar que impulsionam o fole criando o tempo inspiratório e tempo expiratório.

 

Figura 9 – Sensor de Pressão
Figura 9 – Sensor de Pressão | Clique na imagem para ampliar |

 

Na figura 9 temos o esquemático do sensor de pressão, o sistema de amplificação, e de conversor analógico digital . O solenóde representado no circuito não foi utilizado. Este cicuito amplificador pode ser encontrado nas especificações técnicas do fabricante do do sensor de pressão.

 

 

Figura 10 – Acionador sonoro.
Figura 10 – Acionador sonoro. | Clique na imagem para ampliar |

 

Este circuito tem a finalidade de acionar o Bip do alarme sonaro. É formado pelo oscilador e pela pequena corneta

 

 

Figura 11 - Sistema do teclado com dois leds de sinalização para os alarmes
Figura 11 - Sistema do teclado com dois leds de sinalização para os alarmes | Clique na imagem para ampliar |

 

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