Srauto jutiklių sprendimai ventiliatoriuose

Naudojami srauto jutikliaiišmatuoti kraujo ar deguonies tekėjimo per indą greitį. Implantuojami srauto jutikliai dažniausiai įmontuojami į lanksčią manžetę (20.10 pav.), kuri įtaisoma aplink kraujagyslę, kurios srauto greitis turi būti matuojamas.

Kadangi ventiliatorių naudojimas ir plitimas toliau auga, CMOSens technologija sukūrė naujos kartos srauto jutiklius.

Nuolatiniai oro srauto matavimai anestezijos stebėjimo, intensyvios terapijos metu, taip pat klinikinėje ir ambulatorinėje aplinkoje suteikia svarbios informacijos vertinant širdies ir kvėpavimo sistemos bei kvėpavimo takų elgseną ir tapo nepakeičiamu šiuolaikinėje medicinoje.

Mechaninės ventiliacijos sistemos aprūpina pacientus kvėpuojamomis dujomis mechaninių „oro siurblių“ pagalba, o ši ventiliacijos technika naudoja teigiamą slėgį, kad oras būtų tiekiamas į paciento plaučius.

1 pav. Scheminė ventiliatoriaus konstrukcija su tipiškomis skirtingomis jutiklių padėtimis ir naudojant drėkintuvą.

Šiuose ventiliatoriuose įdiegtos pažangios funkcijos leidžia jiems automatiškai prisitaikyti prie plaučių funkcijos ar paciento kvėpavimo pokyčių. Šiuolaikinė slėgiu arba tūriu valdoma ventiliacija dabar labiau nei bet kada orientuota į pacientą. Kadangi dėl padidėjusio prietaiso intelekto reikia vis mažiau vėdinimo režimų, medicininių ventiliatorių eksploatavimas apskritai tapo ne toks sudėtingas.

Neinvazinė ventiliacija reiškia ventiliacijos terapiją, kuri atliekama naudojant kaukes arba nosies kaniules. Tai dažnai vadinama kauke ventiliacija arba NIV/NPPV (neinvazinė ventiliacija arba neinvazinė teigiamo slėgio ventiliacija). Invazinės ventiliacijos metu į paciento trachėją įkišamas endotrachėjinis vamzdelis arba trachėjos kaniulė, kad plaučiai būtų aprūpinti oru. Abu ventiliacijos tipai – neinvazinė ir invazinė – turi pranašumų ir yra naudojami kaip vienas kitą papildantis būdas.

Veiksnys, kurio nereikėtų nuvertinti, yra įkvepiamo oro drėkinimas, nes tai gerokai viršija paciento patogumą. Gerai sudrėkintas ir pašildytas oras labai prisideda prie ventiliacijos terapijos sėkmės, nes pagerina sekrecijos nutekėjimą ir neinvazinės ventiliacijos terapijos toleranciją.

Dabartinės tendencijos ligoninėse rodo, kad neinvazinė ventiliacija šiandien naudojama dažniau ir dėl kur kas daugiau simptomų nei bet kada anksčiau. Pavyzdžiui, intensyviosios terapijos skyriuose vis dažniau naudojama neinvazinė ventiliacija kaip pirmoji gydymo priemonė, kuri sumažina infekcines komplikacijas, nujunkymo laikotarpius, intensyviosios terapijos skyrių trukmę, intubacijos dažnį ir išlaidas.

Pagrindinė visų ventiliatorių problema yra tikslus kvėpavimo dujų srauto greičio ir į pacientą patenkančių bei iš jo ištekančių kvėpavimo dujų tūrio matavimas. Šie didžiausio jautrumo ir tikslumo matavimai įgalina anksčiau minėtą ir šiais laikais vyraujančią į pacientą orientuotą ventiliaciją, kuri taip pat geriau atspindi paciento patofiziologiją. 1 paveiksle parodyta schematiška ventiliatoriaus konstrukcija su tipinėmis oro srauto / jutiklio padėtimis.

Techniniai iššūkiai

Sudėtingų kvėpavimo kontūrų sudėtis skiriasi dėl įvairių tipų vamzdžių, drėkintuvų, filtrų ir adapterių. Dėl to dažnai atsiranda nuotėkių ir netobulumų, todėl įkvėpimo srautas (I) kartais labai skiriasi nuo srauto, kuris iš tikrųjų pasiekia pacientą. Tas pats pasakytina ir apie iškvėpimo srautą (E). Oro srauto matavimus taip pat apsunkina nuolatiniai oro temperatūros, drėgmės ir kvėpavimo dujų sudėties pokyčiai, žarnų ir iškvėpimo/proksimalinių jutiklių užterštumas skrepliais, patogenais ir krauju. Dėl techninių apribojimų anksčiau ventiliatoriaus viduje buvo atliekami įkvėpimo (I) ir iškvėpimo srauto (E) matavimai. Apytikslės srauto vertės buvo kiek įmanoma pakoreguotos naudojant sudėtingus ir dažnai netikslius kompensavimo algoritmus.

2 pav. Vėdinimo sistemos schema su ypač drėgnu oru ir labai mažu, tik 5 ml potvynio tūriu.

Proksimaliniai srauto jutikliai turi būti patikimi ir ekonomiški, stabilūs ilgalaikiam laikotarpiui ir, be to, turėti daug kitų specifinių ventiliatoriui savybių, kad būtų tinkami šiuolaikinei į pacientą orientuotai ventiliacijai. Be to, reikalingi ypač griežti higieninės sterilizacijos reikalavimai, nes jutikliai liečiasi su oru, kuris gali būti užterštas patogenais.

Visų dabartinių oro srauto jutiklių Achilo kulnas yra naudojamas kartu su drėkintuvais. Didelė drėgmė tampa problema, kai susidaro kondensatas, dėl kurio makroskopiniai vandens lašeliai patenka į vėsesnes ventiliatoriaus grandinės dalis. Kaip sprendimas, visi Sensirion proksimaliniai ir iškvėpimo jutikliai yra su papildomu išoriniu kaitinimo elementu. Šio kaitinimo elemento veikimo su maksimalia 0,5 W pakanka, kad būtų galima patikimai užkirsti kelią kondensato susidarymui jutiklyje ir taip užtikrinti ilgalaikį stabilų ir patikimą veikimą.

2 paveiksle pavaizduotoje schemoje parodytas drėkintuvas, paprastai naudojamas ventiliatoriuje, siekiant užtikrinti, kad kvėpuojantis oras būtų gerai drėkinamas. Plieninis cilindras orkaitėje laikomas 37 laipsnių temperatūroje ir imituoja plaučius su prijungtu slėgio jutikliu, kuris naudojamas kaip atskaita. Valdomas vožtuvas uždaromas įkvėpimo kvėpavimo ciklo metu ir atidaromas kartą per sekundę kvėpavimo ciklo iškvėpimo metu.

Nenaudojant šildytuvo, pavieniai vandens lašai gali nutekėti ant jutiklio elemento ir klaidingai nuskaityti matavimo vertes. Šį klaidingą skaitymą galima aiškiai atpažinti pagal iškvėpimo / įkvėpimo tūrio nukrypimus nuo pamatinio tūrio.

Outlook

Ateityje ventiliatorių naudojimas ir plitimas sparčiai augs dėl didėjančio plaučių ligų skaičiaus. Šiuolaikiniai ventiliatoriai kelia vis didesnius reikalavimus jutikliams, kad dėmesys būtų sutelktas į pacientus ir jų gydymą.

CMOSens technologija sukūrė naujos kartos srauto jutiklius, kurie milijonus kartų įrodė savo patikimumą CPAP įrenginių ir automobilių taikomųjų programų srityje, o ventiliatorių pranašumai yra akivaizdūs.

Būtent technologinis pranašumas leis gamintojams įgyvendinti kitus didžiulius vėdinimo šuolius.