12V Gleichstrom-Hochgeschwindigkeitsgebläse

Bei Beatmungsgeräten variiert der Systemdruck (Strömungswiderstand) während der Beatmung erheblich. Daher ist es schwierig, die Durchflussrate zu regeln, wenn die aktuelle Durchflussrate und die zu erwartenden Systemdrücke nicht mit ausreichender Genauigkeit bekannt sind. Der aktuelle Systemdruck kann gemessen und in einem Regelkreis zur Steuerung des Gebläses über dessen elektronische Steuerschaltung verwendet werden. Da sich der Systemdruck jedoch in Abhängigkeit von der tatsächlichen Durchflussrate ändert, verschiebt sich auch der Arbeitspunkt des Gebläses entsprechend. Dies führt zu Instabilitäten im Beatmungsgerät, bedingt durch die Genauigkeitsgrenzen des Drucksensors, dessen dynamisches Verhalten usw., was wiederum eine instabile und ungenaue Durchflussregelung zur Folge hat.

In der Praxis sind verschiedene Systeme zur Durchflussregelung bekannt. Üblicherweise wird der Gasdurchfluss durch Betätigung eines Gasdurchflussventils gesteuert. In Kombination mit einer Vorsteuerungs-Verstärkungskomponente und/oder einer Fehlerkorrektur (z. B. einer PID-Regelung) wird so das gewünschte Ansprechverhalten erzielt.

Eine weitere bekannte Methode zur Steuerung des Gasdurchflusses besteht in der gezielten Nutzung der Eigenschaften des Gebläses. Durch die gezielte Variation der Gebläsedrehzahl lässt sich der Durchfluss anhand des vorgegebenen Zusammenhangs zwischen Systemdruck und Durchflussrate regeln. Das Gebläse ist so konstruiert, dass es durch Minimierung seiner Trägheit schnell auf Änderungen der Ein- oder Ausatmung reagiert. In diesem Fall kann auch ein Regler zur Steuerung des Gasdurchflusses eingesetzt werden. Allerdings können Schwankungen des Systemdrucks den Durchfluss selbst bei konstanter Gebläsedrehzahl verändern. Dieses Problem lässt sich mit einer Regelung nicht vollständig lösen. Der sich kontinuierlich ändernde Systemdruck führt üblicherweise zu einem instabilen System oder zu Schwingungen um den Zielwert des Durchflusses.