オープンソースのリファレンスボードは、迅速な医療用人工呼吸器の展開を対象としています

多くの医療機器は低速で正確な埋め込みモーションコントロールを必要とし、Covid-19の時代には、医療用人工呼吸器は患者の治療に非常に需要のある医療機器の1つです。

これに対処するために、Trinamic Motion Control（Maxim Integratedの一部）は、Trinamic Open-Source Ventilator（TOSV）プロジェクトの一環として、医療用人工呼吸器の設計を加速するためのオープンソースリファレンスボードをリリースしました。結果として得られたTMC4671 + TMC6100-TOSV-REFリファレンスデザインボードは、ハードウェアとソフトウェアの両方をオープンソースとして備えており、TMC4671デバイスとTMC6100デバイスをコンパクトなモジュールに組み合わせています。 BLDCサーボドライバーは、医療用人工呼吸器または呼吸器システムに対応するために、最大6A RMSで12〜36Vの能力があります。設計サイクルをさらにスピードアップするために、オープンソースモジュールはRaspberry PiスタイルのSBCコネクタと、圧力センサーアドオンボード用のスペースを備えています。

自動換気装置には、変化を監視し、圧力の流れ、量、呼吸数などの変化に反応するための適切なセンサーテクノロジーを装備する必要があるため、モジュールには、オプションの圧力センサーアドオンボード用のホールセンサーインターフェイスとコネクタが付属しています。このデータは、Trinamicによってリファレンスデザインモジュール用に開発された無料のオープンソースファームウェアを使用して、タッチスクリーンを備えたRaspberryPiで直接視覚化できます。

同社は、このリファレンスデザインの目標は、Covid-19危機の際に従来のコンポーネントのリードタイムの​​増加を回避し、すぐに利用できるコンポーネントを使用して医療用人工呼吸器を構築する方法をエンジニアに示すことであると述べました。 Trinamicは、その目標は医療用人工呼吸器を製造することではなく、高品質の換気を提供するものを提供することであり、医療機器会社が短期的に大量生産できることを強調しています。

Trinamicの創設者であるMichaelRandtは、次のように説明しています。「最初から、BLDCモーターをベースにした高RPMタービンモーターを使用することにしました。圧力および体積流量センサーとともに、動的に制御されるモーターにより、圧力制御と流量制御の両方の換気モードが可能になります。」

Trinamicは、CPAP（持続的気道陽圧法）装置のタービンの制御に関するこれまでの経験を利用して、1つのことは明らかであると述べました。それは、低誘導BLDCモーターの高速で動的な制御を提供することは非常に困難な場合があるということです。高いスイッチング周波数と電流リップルの間のトレードオフと、その結果として生じるスイッチング損失と固定子損失をそれぞれ慎重に検討する必要があります。組み込みのTMC4671サーボコントローラーICにより、モジュールはマイクロコントローラーとは無関係に100kHzのPWM周波数と電流コントローラークロックを生成します。これにより、システムの消費電流は、パフォーマンスを低下させることなく、25 kHzの周波数と比較して最大15％削減されます。

I2Cおよびアナログセンサー用のアドオンボードにより、さまざまなメーカーの圧力センサーをサポートできます。 TMC4671 + TMC6100-TOSV-REFをシングルボードコンピューターに接続して、ユーザーインターフェイスと高レベルの制御機能にアクセスできます。 TOSVプロジェクトの場合、タッチスクリーンディスプレイを備えたRaspberryPiが使用されました。

完全にオープンソースのリファレンスボードTMC4671 + TMC6100-TOSV-REFは、7月中旬から入手可能です。すべてのハードウェア、ファームウェア、およびソフトウェアは、MITライセンスの下でオープンソースです。