Vantilatörlerde Akış Sensörü Çözümleri

Akış sensörleri kullanılırbir damardan kanın veya oksijenin akış hızını ölçmek için. İmplante edilebilir akış sensörleri genellikle, akış hızı ölçülecek olan damarın çevresine takılan esnek bir manşona (Şekil 20.10) dahil edilir.

Ventilatörlerin kullanımı ve yaygınlaşması artmaya devam ettikçe CMOSens Teknolojisi yeni nesil akış sensörleri oluşturmuştur.

Anestezi monitörizasyonu, yoğun bakım tedavisi sırasında ve ayrıca klinik ve ayakta tedavi ortamlarında sürekli hava akımı ölçümleri, kardiyorespiratuar ve solunum devresi davranışının değerlendirilmesi için önemli bilgiler sağlar ve modern tıpta vazgeçilmez hale gelmiştir.

Mekanik ventilasyon sistemleri, hastalara mekanik "hava pompaları" aracılığıyla solunum gazı sağlar ve bu ventilasyon tekniği, hastanın ciğerlerine hava iletmek için pozitif basınç kullanır.

Şekil 1: Tipik farklı sensör konumları ve nemlendirici kullanımı ile bir ventilatörün şematik yapısı.

Bu ventilatörlere dahil edilen akıllı özelliklerin artması, akciğer fonksiyonundaki veya hasta solunumundaki değişikliklere otomatik olarak uyum sağlamalarına izin verir. Modern basınç kontrollü veya hacim kontrollü ventilasyon bu nedenle artık her zamankinden daha fazla hasta odaklıdır. Cihaz zekasındaki artış nedeniyle daha az ve daha az ventilasyon modu gerektiğinden, tıbbi ventilatörlerin çalıştırılması genel olarak daha az karmaşık hale geldi.

Non-invaziv ventilasyon, maskeler veya nazal kanüller kullanılarak gerçekleştirilen ventilasyon tedavilerini ifade eder. Buna genellikle maske ventilasyonu veya NIV/NPPV (invaziv olmayan ventilasyon veya non-invaziv pozitif basınçlı ventilasyon) denir. İnvaziv ventilasyonda, akciğerlere hava sağlamak için hastanın trakeasına bir endotrakeal tüp veya trakeal kanül yerleştirilir. İnvazif olmayan ve invaziv olmak üzere her iki ventilasyon türünün de değeri vardır ve tamamlayıcı bir şekilde kullanılır.

Göz ardı edilmemesi gereken bir faktör de solunan havanın nemlendirilmesi, salt hasta konforunun çok ötesine geçtiği için. İyi nemlendirilmiş ve ısıtılmış hava, hem sekresyon drenajını hem de non-invaziv ventilasyon tedavisinin toleransını geliştirdiği için ventilasyon tedavisinin başarısına önemli ölçüde katkıda bulunur.

Hastanelerdeki mevcut eğilimler, non-invaziv ventilasyonun günümüzde daha sık ve her zamankinden çok daha fazla semptom için kullanıldığını göstermektedir. Örneğin yoğun bakım üniteleri, enfeksiyöz komplikasyonları, sütten kesme sürelerini, yoğun bakımda kalış sürelerini, entübasyon oranlarını ve maliyetleri azaltan, birinci basamak tedavi olarak giderek daha fazla non-invaziv ventilasyon kullanıyor.

Tüm ventilatörler için temel konu, solunum gazı akış hızının ve hastaya giren ve çıkan solunum gazı hacminin doğru ölçümüdür. En yüksek hassasiyet ve doğruluğa sahip bu ölçümler, daha önce bahsedilen ve günümüzde yaygın olan hasta odaklı ventilasyonu mümkün kılar ve bu da hastanın patofizyolojisini daha iyi yansıtır. Şekil 1, tipik hava akışı/sensör konumlarına sahip bir vantilatörün şematik yapısını göstermektedir.

Teknik zorluklar

Karmaşık solunum devreleri, kullanılan farklı boru, nemlendirici, filtre ve adaptör türleri nedeniyle geniş bir bileşim değişkenliğine sahiptir. Bu genellikle sızıntılara ve kusurlara neden olur, bu nedenle inspiratuar akış hızı (I) bazen hastaya fiilen ulaşan akış hızından önemli ölçüde farklıdır. Aynı durum ekspiratuar akış hızı (E) için de geçerlidir. Hava akışı ölçümleri, hava sıcaklığı, nem ve solunum gazı bileşimindeki sürekli değişikliklerin yanı sıra hortumların ve ekspiratuar/proksimal sensörlerin balgam, patojenler ve kanla kirlenmesi nedeniyle de engellenir. Teknik sınırlamalar nedeniyle, geçmişte ventilatörün içinde inspiratuar (I) ve ekspiratuar akış hızları (E) ölçümleri yapılıyordu. Daha sonra, kaba akış değerleri, karmaşık ve çoğu zaman hatalı telafi algoritmaları kullanılarak mümkün olduğu kadar düzeltildi.

Şekil 2. Son derece nemli hava ve sadece 5 ml'lik çok küçük tidal hacim içeren bir ventilasyon düzeneğinin şeması.

Proksimal akış sensörlerinin güvenilir ve uygun maliyetli olması, uzun süreli kararlı olması ve ayrıca modern hasta odaklı ventilasyona uygun olması için ventilatöre özgü çok sayıda diğer özelliklere sahip olması gerekir. Ayrıca, sensörler potansiyel olarak patojenlerle kontamine olmuş hava ile temas ettiğinden, hijyenik sterilizasyon için özellikle katı gereksinimler gereklidir.

Mevcut tüm hava akış sensörlerinin zayıf noktası, nemlendiricilerle birlikte kullanılmasıdır. Yüksek nem, yoğuşmaya yol açarak vantilatör devresinin daha soğuk kısımlarında makroskobik su damlacıklarının yağmur yağmasına neden olduğunda bir sorun haline gelir. Çözüm olarak, tüm Sensirion proksimal ve ekspirasyon sensörleri ek bir harici ısıtma elemanı ile donatılmıştır. Bu ısıtma elemanının maksimum 0,5 W ile çalıştırılması, sensördeki yoğuşmayı güvenilir bir şekilde önlemek ve böylece uzun süreli istikrarlı ve güvenilir çalışmayı sağlamak için yeterlidir.

Şekil 2'de gösterilen şema, solunan havanın iyice nemlendirilmesini sağlamak için ventilatör kurulumlarında tipik olarak kullanılan bir nemlendiriciyi göstermektedir. Fırında bulunan çelik silindir 37 derecede tutulmakta ve referans olarak kullanılan bağlı basınç sensörü ile akciğerleri simüle etmektedir. Kontrollü valf, inspiratuar solunum döngüsü sırasında kapatılır ve solunum döngüsünün ekspiratuar kısmı için saniyede bir açılır.

Isıtıcı kullanılmadığında, sensör elemanının üzerinden münferit su damlaları akabilir ve ölçüm değerlerinin yanlış okunmasına neden olabilir. Bu yanlış okuma, ekspiratuar/inspiratuar hacmin referans hacimden sapmaları ile açıkça tanınabilir.

Görünüm

Artan akciğer hastalıkları nedeniyle ventilatörlerin kullanımı ve yaygınlaşması gelecekte de güçlü bir şekilde artmaya devam edecektir. Modern ventilatörler, hastalara ve onların tedavisine odaklanmak için sensörlere giderek artan taleplerde bulunuyor.

CMOSens Teknolojisi, CPAP cihazları ve otomotiv uygulamaları alanında güvenilirliğini milyonlarca kez kanıtlamış yeni nesil akış sensörleri oluşturmuştur ve ventilatörler için avantajları açıktır.

Üreticilerin havalandırmada bir sonraki kuantum sıçramalarını gerçekleştirmelerini sağlayacak olan teknolojik avantajdır.