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Thema: Künstliche Lunge

  1. #1
    Erfahrener Benutzer Fleißiges Mitglied
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    Künstliche Lunge

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    Hallo!

    Möchte eine "künstliche Lunge" bauen. Habe leider keine richtige Idee wie ich so was bauen könnte. Hat jemand eine Idee?
    Sie sollte die menschliche Atmung in Atemvolumen und Zyklus bei schneller und langsamer Atmung simulieren können.
    Habe mir schon Gedanken gemacht es mit einem Pumpe und einem Elektrozylinder zu bauen, aber irgendwie nichts Passendes gefunden.

    Viele Grüße Deepdiver99

  2. #2
    Erfahrener Benutzer Roboter Experte
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    3. Planet eines kleinen Sonnensystems in einem Seitenarm der Milchstraße
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    Hallo,

    wenn es Dir tatsächliche ausschließlich um das Zug-/Hub-Volumen und die Frequenz und evtl. die Flussgeschwindigkeit im Nasen-/Rachenraum geht, klingt Dein Kolben-/Zylinder-Ansatz schon mal ganz gut. Alternative: Luftballon in einem abgeschlossenen Gefäß, dessen Druck Du zwischen Unterdruck (für die Inspiration) und Überdruck (Expiration) variierst. Ein Überdruck wird wegen der elastischen Kräfte des Luftballons ("recoil") sogar gar nicht nötig sein.

    Sobald Du aber Gasaustausch-Parameter simulieren willst, ist mit so einfachen Modellen Schluss. Den Totraum kannst Du ja fixiert halten, aber eine Totraum-Änderung in Abhängigkeit von Volumen- und Frequenz -- viel schwieriger.

    Verrätst Du uns bitte, welchem Zweck das Projekt dienen soll (Dein Nick klingt nach Tieftaucher99...)? Sonst ist es schwierig, zu überlegen, wie detailliert das Modelll werden muss!

    Gruß

    Fred
    Only entropy comes easy. - Anton Checkhov

  3. #3
    Erfahrener Benutzer Fleißiges Mitglied
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    Habe eine Prüfbank für Atemregler gebaut, mit der ich den Ein- und Ausatemwiderstand messen kann. Brauche jetzt eine Pumpe oder ähnliches um den Atemregler konstant zu beatmen. Brauche sowohl die Ein-und Ausatmung. Das Volumen das pro Minute bewegt wird, sollte variabel sein. Für die EN-Norm muss zum Beispiel mit 62,5 L/min beatmet werden.
    Es sollte auch möglich sein die Pumpe jederzeit zu stoppen um z.B. einen bestimmten Unterdruck zu erzeugen.

    "Tieftaucher99" kenne ich nicht.

  4. #4
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    schau dir das von der medizintechnik ab. da haben die so blasebälgen ( zylinder tuen es genauso), die über einen exzenter gepumpt werden, war zumindest früher so, weis nich ob das inzwischen aders geamcht wird.... wenn der durchflss noch "menschlcih" sein muss kannst du ja die geschwindigkeit des excenters variieren..
    meine projekte: robotik.dyyyh

  5. #5
    Erfahrener Benutzer Roboter Experte
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    3. Planet eines kleinen Sonnensystems in einem Seitenarm der Milchstraße
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    Hi,
    Zitat Zitat von bbraune
    "Tieftaucher99" kenne ich nicht.
    das war nur eine versuchte Übersetzung Deines englischen Namens, da ich herausfinden wollte, aus welchem Bereich (jetzt ist es klar: Atemregler/Tauchen) Deine Anfrage stammt.

    Ich kenne mich nur mit Atmung+Beatmung bei normalen atmosphärischem Druck und unter Unterdruckbedingungen (Fliegen, Hochgebirge) aus; für das Thema "Atmen bei Überdruck" wie beim Tauchen fehlt mir die Erfahrung.

    Gruß

    Fred
    Only entropy comes easy. - Anton Checkhov

  6. #6
    Erfahrener Benutzer Fleißiges Mitglied
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    An den medizinischen Bereich hatte ich auch zuerst gedacht und nachgeforscht. Leider benutzen die heute keinen "Blasebalg" mehr. Die alten Geräte müssen auch per Spezialfirma entsorgt werden und dürfen nicht raus gegeben werden .
    Habe auch schon überlegt die Pumpe mit einem Schrittmotor zu bauen. Habe aber leider keine Idee wie ich das kompakt und unkompliziert aufbauen könnte.

  7. #7
    Erfahrener Benutzer Fleißiges Mitglied
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    Hallo

    Mir würde da spontan ein Blasebalg für Schlauchbote einfallen.
    Wenn der vom Volumen her groß genug ist? Kann man sich
    auch selber bauen. Zwei Holzbretter als Deckel und die Seiten-
    wand aus einem gummierten Stoff.
    Auf den Deckel ein Gewicht das für den Ausatemdruck sorgt.
    Ein Motor mit Rad und Seil zwischen Rad und Deckel für das
    Einatmen. Kreisfrequenz und Seillänge geben dann die Einstell-
    parameter

    Vielleicht hilfts

    Grüße

    GeoBot

  8. #8
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein Avatar von Klingon77
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    hi,

    mit einem Exzenterantrieb auf einen normalen Zylinder könntest Du mit verstellen der Exzentrität (Hub) das Atemzugvolumen regeln.

    Mit der Drehzahl des Antriebes in Kombination mit dem eingestellten Atemzugvolumen wäre das Atemminutenvolumen regelbar.


    Wenn Du an den Umlenkpunkten (jeweilige Endlage des Zylinders) eine Sensorerfassung anbringst könnte man sogar die verlängerte Expirationspahse eines Asthmatikers (per Drehzahlabsenkung währen der Expiration) simulieren.


    Um die "künstliche Lunge" zu bauen kannst Du statt eines starren Zylinders auch mal unter dem Begriff "Faltenbalg" Google´n.

    Die auftretenden Drücke sind ja nicht wirklich hoch.


    liebe Grüße,

    Klingon77
    Der kürzeste Weg zwischen zwei Menschen ist ein Lächeln - http://www.ad-kunst.de

  9. #9
    Neuer Benutzer Öfters hier
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    Hallo,

    ich belebe dieses Thread einfach mal wieder, da ich momentan vor genau dem selben Problem stehe und bisher nur einen groben Grundriss habe.

    Es geht darum eine künstliche Lunge zu bauen, welche ein definiertes Volumen in einen Zylinder einsaugt und ein definiertes Gasgemisch im Ausatemvorgang aus einem anderen Zylindern ausstößt.

    Habe mal ein grobe Skizze angefertigt um zu verstehen, wie ich mir das ganze vorstelle.

    Nun stellt sich die Frage, was für Zylinder ich verwenden kann, die folgende Bedingungen erfüllen:

    - relativ günstige Anschaffung (also nicht 300€, wie für eine Eichpumpe)
    - möglichst großer Ein-/Auslass um den "Atemwegswiderstand" gering zu halten
    - ca. 3l Kapazität

    Die nächste Frage: Was benutze ich zum Antrieb des ganzen?

    Es sollen sehr hohe Beschleunigungen gefahren werden (Rechtecksignal des Flows) und es sollen aber gleichzeitig auch hohe Genauigkeiten (ca 30ml) eingehalten werden.

    Wie kann ich kontrollieren, dass der Motor auch wirklich das macht, was ich will und es nicht zu Schrittfehlern oder ähnlichem kommt und ich eine möglichst hohe Wiederholgenauigkeit erreiche?

    Wie ihr merkt, bin ich sehr neu auf dem Gebiet und versuche so viel wie möglich Wissen zu erarbeiten, aber momentan stagniert meine Suche etwas und ich hoffe, ihr könnt mir helfen.

    Grüße

    webbi

  10. #10
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein
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    Hallo webbi,
    ganz schlau bin ich aus Deiner Skizze nicht geworden - aber offensichtlich geht es um zwei parallele Pumpkolben und den zugehörigen Antrieb.
    Als Grundlage für eine preiswerte Kolbenpumpe könnte man so etwas nehmen:
    http://www.yatego.com/sport-klausman...olumen-5-liter
    Die Volumenangabe ist nicht ganz klar, es ist ja eine doppeltwirkende Pumpe, möglicherweise beziehen sich die 5 Liter auf einen vollständigen Hubzyklus. Im Zweifel kann man sich auch überlegen, mehrere solche Pumpen parallel zu betreiben (Du brauchst offensichtlich mindestens 2 unabhängige Zylinder).
    Zum Antrieb: Wenn Du unabhängig von Schrittfehlern sein willst, musst Du den Kolbenhub direkt messen und die Differenz zwischen tatsächlichem Hub und gewünschten Hub als Stellgröße für den Motor verwenden. Das ganze nennt sich Servoantrieb. Du bist dann auch nicht an die Verwendung eines Schrittmotors angewiesen. Grundlagen zum Thema Servoantriebe findest Du z.B. hier:
    http://www.automatisierungstechnik.c...fachw_main.htm
    Wenn die Regelung sehr dynamisch sein soll, hilft Leistung, kostet aber Geld.
    Ansonsten braucht es noch Mechanik, die Drehbewegung des Motors muß in die Linearbewegung des Kolbens umgesetzt werden. Dazu gibt es verschiedene Standardlösungen, z.B. Kurbeltrieb, Zahnrad-Zahnstange, Kettenrad-Kette, Riemenrad-Riemen, Gewindespindel-Mutter usw. Vermutlich ist auch ein zusätzliches Getriebe am Motor zweckmäßig um Drehmoment zu gewinnen.

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