Датчики потока в вентиляторах

Датчики потока используютсядля измерения скорости потока крови или кислорода через сосуд. Имплантируемые датчики потока обычно встраиваются в гибкую манжету (рис. 20.10), которая надевается на сосуд, скорость потока которого необходимо измерить.

Поскольку использование и распространение вентиляторов продолжает расти, технология CMOSens создала новое поколение датчиков потока.

Непрерывные измерения воздушного потока во время мониторинга анестезии, интенсивной терапии, а также в клинических и амбулаторных условиях предоставляют важную информацию для оценки работы кардиореспираторного и дыхательного контуров и стали незаменимыми в современной медицине.

Системы механической вентиляции снабжают пациентов дыхательным газом с помощью механических «воздушных насосов», и в этом методе вентиляции используется положительное давление для подачи воздуха в легкие пациента.

Рисунок 1: Схематическая конструкция вентилятора с типичными различными положениями датчиков и использованием увлажнителя.

Расширение интеллектуальных функций, встроенных в эти аппараты ИВЛ, позволяет им автоматически адаптироваться к изменениям функции легких или дыхания пациента. Таким образом, современная вентиляция с контролируемым давлением или контролируемым объемом в настоящее время более ориентирована на пациента, чем когда-либо. Поскольку требуется все меньше и меньше режимов вентиляции из-за увеличения интеллекта устройств, медицинские вентиляторы в целом стали менее сложными в эксплуатации.

Неинвазивная вентиляция относится к вентиляционной терапии, которая проводится с использованием масок или назальных канюль. Это часто называют вентиляцией через маску или NIV/NPPV (неинвазивная вентиляция или неинвазивная вентиляция с положительным давлением). При инвазивной вентиляции в трахею пациента вводят эндотрахеальную трубку или трахеальную канюлю для снабжения легких воздухом. Оба типа вентиляции – неинвазивная и инвазивная – заслуживают внимания и используются взаимодополняющим образом.

Фактором, который не следует недооценивать, является увлажнение вдыхаемого воздуха, поскольку оно выходит далеко за рамки простого комфорта пациента. Хорошо увлажненный и подогретый воздух в значительной степени способствует успеху вентиляционной терапии, поскольку он улучшает как дренаж секрета, так и переносимость неинвазивной вентиляционной терапии.

Текущие тенденции в больницах показывают, что неинвазивная вентиляция сегодня используется чаще и при гораздо большем количестве симптомов, чем когда-либо прежде. Отделения интенсивной терапии, например, все чаще используют неинвазивную вентиляцию легких в качестве лечения первой линии, что снижает инфекционные осложнения, периоды отлучения от груди, продолжительность пребывания в отделении интенсивной терапии, частоту интубаций и затраты.

Ключевой проблемой для всех аппаратов ИВЛ является точное измерение скорости потока дыхательного газа и объема дыхательного газа, входящего и выходящего из пациента. Эти измерения с высочайшей чувствительностью и точностью обеспечивают ранее упомянутую и преобладающую в настоящее время вентиляцию, ориентированную на пациента, которая также лучше отражает патофизиологию пациента. На рис. 1 схематически показана конструкция вентилятора с типичным расположением датчика расхода воздуха.

Технические проблемы

Сложные дыхательные контуры имеют широкий диапазон изменчивости состава из-за различных типов используемых трубок, увлажнителей, фильтров и адаптеров. Это часто приводит к утечкам и несовершенствам, поэтому скорость вдоха (I) иногда значительно отличается от скорости потока, который фактически достигает пациента. То же самое относится к скорости выдоха (E). Измерению воздушного потока также мешают постоянные изменения температуры воздуха, влажности и состава дыхательного газа, а также загрязнение шлангов и экспираторных/проксимальных датчиков мокротой, патогенами и кровью. Из-за технических ограничений в прошлом измерения скорости вдоха (I) и выдоха (E) выполнялись внутри аппарата ИВЛ. Затем значения грубого потока корректировались, насколько это было возможно, с использованием сложных и часто неточных алгоритмов компенсации.

Рисунок 2. Схема вентиляционной установки с очень влажным воздухом и очень маленьким дыхательным объемом всего 5 мл.

Проксимальные датчики потока должны быть надежными и экономически эффективными, стабильными в течение длительного времени и, кроме того, иметь множество других специфических особенностей аппарата ИВЛ, чтобы они подходили для современной вентиляции, ориентированной на пациента. Кроме того, необходимы особенно строгие требования к гигиенической стерилизации, так как датчики контактируют с воздухом, потенциально зараженным болезнетворными микроорганизмами.

Ахиллесова пята всех современных датчиков расхода воздуха — использование в сочетании с увлажнителями. Высокая влажность становится проблемой, когда она приводит к конденсации, вызывая попадание макроскопических капель воды в более холодные части контура вентилятора. В качестве решения все проксимальные и экспираторные датчики Sensirion оснащены дополнительным внешним нагревательным элементом. Работа этого нагревательного элемента с максимальной мощностью 0,5 Вт достаточна для надежного предотвращения образования конденсата в датчике и, таким образом, для обеспечения долговременной стабильной и надежной работы.

На схеме, показанной на рис. 2, показан увлажнитель, обычно используемый в установках ИВЛ для обеспечения хорошего увлажнения воздуха для дыхания. Стальной цилиндр в печи поддерживается при температуре 37 градусов и имитирует легкие с подключенным датчиком давления, используемым в качестве эталона. Управляемый клапан закрывается во время инспираторного дыхательного цикла и открывается один раз в секунду для экспираторной части дыхательного цикла.

Без использования нагревателя отдельные капли воды могут попасть на чувствительный элемент и вызвать неправильное считывание значений измерения. Это неправильное чтение можно четко распознать по отклонениям объема выдоха/вдоха от эталонного объема.

Перспектива

Использование и распространение аппаратов ИВЛ будет продолжать сильно расти в будущем из-за увеличения числа заболеваний легких. Современные вентиляторы предъявляют постоянно растущие требования к датчикам, чтобы сосредоточить внимание на пациентах и ​​их терапии.

Благодаря технологии CMOSens было создано новое поколение датчиков потока, которые миллионы раз доказали свою надежность в области устройств CPAP и автомобильных приложений с очевидными преимуществами для вентиляторов.

Это технологическое преимущество, которое позволит производителям осуществить следующий качественный скачок в вентиляции.