인큐베이터 온도조절 기능에 적용된 브러시리스 DC 서보모터

FAULHABER

Tende Elektronik 사 등의 인큐베이터는 조산아가 다 자라는 데 필요한 보호 환경을 제공한다. 인큐베이터의 에어컨디셔닝을 위해 FAULHABER의 팬 모터를 사용한다. 정상 임신은 40주간 지속된다. 이 기간에 아기는 자궁에서 필요한 모든 것을 얻는다. 산소와 영양분은 탯줄을 통해 받는다. 양수와 어머니의 체온으로 아기의 체온은 이상적으로 유지된다. 어머니의 움직임혹은 접촉과 더불어 몸과 외부의 소음은 아기의 뇌 발달에 매우 중요한 감각을 일깨운다. 조산은 태아에게 이러한 중요한 것들을 빼앗는다.

현대 신생아 의학의 조산아 치료 덕분에 아기는 임신 25주째부터 자궁 밖에서도 생존할 수 있다. 조산아의 약 80%는 첫 2년 내에 부족한 성장을 회복하고 완전히 정상 발달한다.

생존을 위한 일정한 온도

처음 몇 주와 몇 달 동안 아기는 포괄적인 보살핌과 인큐베이터의 보호 환경이 필요하다. 인큐베이터는 엄마의 자궁의 정상적인 생리 조건을 시뮬레이션한다. 영양 공급을 위한 다양한 방법과 쾌적하고 지속적인 보온, 일정한 공기, 습도를 제공한다.

이는 결정적인 매개 변수이다. 아동의 장기가 (정상적인 만기일까지 남은 시간에 따라) 덜 발달했기 때문이다. 작은 몸체는 아직 온도를 조절할 수 없다. 또한, 폐가 산소를 충분히 흡수하기 위해 풍부한 공기가 필요하다.

Tende Elektronik의 CEO인 Ferhat Yıldız는 “인큐베이터는 정확한 온도와 공기를 공급하며, 공기는 기기에 내장된 프로펠러인 임펠러로 운반된다. 따라서 팬은 인큐베이터 기능과 아기 건강에 결정적인 요소입니다.”라고 설명한다.

그러나 임펠러는 일정한 공기 흐름을 제공하는 것 이상의 기능을 한다. 무엇보다 인큐베이터는 항상 닫혀 있지 않다. 아기를 돌보고 치료하는 일과 부모와의 중요한 육체 접촉을 위해 인큐베이터는 정기적으로 완전히 혹은 부분적으로 열린다. 그러면 팬은 ‘에어 커튼’을 만들어 찬 공기의 침투를 막는다. 동시에, 불가피한 온도 하락을 막으려 따뜻한 공기를 공급한다. 임펠러의 속도로 인큐베이터 내부 온도를 조절하는 것이다.

저음 기술(Quiet technology)로 청각 손상 방지

팬과 전기 드라이브는 작은 몸에 매우 가까이 있는 소음원이다. 다른 기관처럼, 조산아의 귀는 아직 완전히 발달되지 않아서 특히 민감하다. 소음 정도가 특정 값 이상으로 상승하면 영구적인 청각 손상의 위험이 있다. 임펠러는 계속 작동하므로 작동 소음은 이 값보다 많이 낮아야 한다.

따라서 드라이브는 최대한 조용히 작동해야 한다. FAULHABER 모터는 코깅 토크를 제거하는 아이언리스(ironless) 설계를 한다. 따라서 철심이 있는 전동기에서 매 회전 나타나는 저킹(jerking)이 없다. 전자기 간섭 소음은 통합 속도 컨트롤러로 최소화된다. 또 다른 소음원은 소위 펄스 폭 변조(PWM)이다. 이는 매우 짧은 간격으로 모터의 전원을 켜고 끄는 데 사용된다. 펄스 폭(즉, 스위칭 동작과 그에 상응하는 동작 간의 지속 시간)이 속도에 영향을 미쳐 정확하게 제어한다.

그러나 PWM은 윙윙거리는 잡음을 일으킬 수 있다. 브러시리스 DC 서보모터는 고정을 위한 2232...BX4 SC와 모바일 인큐베이터용 3153...BRC에 사용되었다. 두 모델 모두 통합 속도 컨트롤러가 있다. 소위 전기적 잡음은 모터와 전자 장치 사이에 별도 리드 선을 설치하거나 매우 높은 주파수로 피할 수 있다. Tiziano Bordonzotti는 “소음을 최소화하는 결정적인 요소는 개별 부품의 완벽한 균형과 최소 공차입니다.”라고 설명한다.

FAULHABER에서 그는 Tende Elektronik과의 협업을 조정하여 고객별 솔루션을 개발했다. 그 결과, 모터는 우수한 주행 특성을 보인다. Tende Elektronik 인큐베이터의 소음은 42~45dB로 매우 낮다. 이는 속삭임이나 조용한 음악 정도다. 통합 속도 컨트롤러는 드라이브의 정밀하고 안정적인 제어를 보장하여, 모바일 인큐베이터의 가장 중요한 장치를 매우 작고 가볍게 만든다.

의료 기술 인증

FAULHABER의 고품질 모터는 고품질 인큐베이터에 잘 맞는다. 또한, 모터가 의료 제품에 필요한 ISO 인증을 받아, 추가 인증 없이 장치를 설치할 수 있다. Tende Elektronik은 Masimo Rainbow SET 기술을 세계 최초로 인큐베이터에 적용하였다. 이것은 신생아의 신체 기능에 대해 비침습적으로 매우 민감하게 모니터링을 한다.

아기의 웰빙 외에도 다른 중요한 요소가 모터 기술에 영향을 미친다. 인큐베이터는 24시간 내내 작동하며, 신생아 클리닉은 장치를 오래 사용하려고 한다. 따라서 FAULHABER 모터는 최소 10년의 작동 수명을 목표로 하며, 모터를 비롯한 모든 구성 요소는 최대한 정교하게 장시간 작업한다.

자료 제공: FAULHABER(www.FAULHABER.com)

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