โซลูชันเซนเซอร์ตรวจจับการไหลในเครื่องช่วยหายใจ

ใช้เซ็นเซอร์วัดการไหลเพื่อวัดอัตราการไหลของเลือดหรือออกซิเจนผ่านหลอดเลือด. โดยทั่วไปแล้วเซ็นเซอร์วัดอัตราการไหลแบบฝังจะรวมอยู่ในผ้าพันแขนแบบยืดหยุ่น (รูปที่ 20.10) ซึ่งติดตั้งไว้รอบๆ ภาชนะที่จะวัดอัตราการไหล

เนื่องจากการใช้และการแพร่กระจายของเครื่องช่วยหายใจเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ดังนั้นเทคโนโลยี CMOSens จึงได้สร้างเซนเซอร์ตรวจจับการไหลรุ่นใหม่

การวัดการไหลเวียนของอากาศอย่างต่อเนื่องระหว่างการตรวจดมยาสลบ การรักษาผู้ป่วยหนัก ตลอดจนในสภาพแวดล้อมทางคลินิกและผู้ป่วยนอก ให้ข้อมูลที่สำคัญสำหรับการประเมินพฤติกรรมของวงจรหัวใจและระบบหายใจ และกลายเป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้ในการแพทย์แผนปัจจุบัน

ระบบระบายอากาศแบบใช้เครื่องช่วยจ่ายก๊าซหายใจให้กับผู้ป่วยโดยใช้ "ปั๊มลม" ทางกล และเทคนิคการช่วยหายใจนี้ใช้แรงดันบวกเพื่อส่งอากาศไปยังปอดของผู้ป่วย

รูปที่ 1: แผนผังการสร้างเครื่องระบายอากาศพร้อมตำแหน่งเซ็นเซอร์ต่างๆ ทั่วไปและการใช้เครื่องเพิ่มความชื้น

คุณสมบัติอัจฉริยะที่เพิ่มขึ้นรวมอยู่ในเครื่องช่วยหายใจเหล่านี้ ช่วยให้สามารถปรับให้เข้ากับการเปลี่ยนแปลงของการทำงานของปอดหรือการหายใจของผู้ป่วยได้โดยอัตโนมัติ ดังนั้นการช่วยหายใจแบบควบคุมแรงดันหรือปริมาตรที่ทันสมัยจึงมุ่งเน้นผู้ป่วยมากกว่าที่เคย เนื่องจากต้องใช้โหมดการช่วยหายใจน้อยลงเนื่องจากความฉลาดของอุปกรณ์ที่เพิ่มขึ้น เครื่องช่วยหายใจทางการแพทย์จึงมีความซับซ้อนน้อยลงในการใช้งาน

การช่วยหายใจแบบไม่รุกล้ำหมายถึงการบำบัดด้วยการช่วยหายใจที่ทำโดยใช้หน้ากากหรือสายฉีดเข้าทางจมูก ซึ่งมักเรียกว่าการช่วยหายใจด้วยหน้ากากหรือ NIV/NPPV (การช่วยหายใจแบบไม่รุกล้ำหรือการช่วยหายใจด้วยแรงดันบวกที่ไม่รุกล้ำ) ในการช่วยหายใจแบบรุกราน ท่อช่วยหายใจหรือท่อช่วยหายใจถูกสอดเข้าไปในหลอดลมของผู้ป่วยเพื่อให้อากาศเข้าสู่ปอด การช่วยหายใจทั้งสองประเภท – ไม่รุกล้ำและรุกล้ำ – มีประโยชน์และใช้ในลักษณะเสริมกัน

ปัจจัยที่ไม่ควรมองข้ามคือความชื้นในอากาศที่สูดเข้าไป เนื่องจากมันเกินกว่าแค่ความสบายของผู้ป่วย อากาศที่มีความชื้นและอบอุ่นมีส่วนอย่างมากต่อความสำเร็จของการบำบัดด้วยการช่วยหายใจ เนื่องจากช่วยปรับปรุงทั้งการระบายสารคัดหลั่งและความทนทานต่อการรักษาด้วยการช่วยหายใจแบบไม่รุกล้ำ

แนวโน้มปัจจุบันในโรงพยาบาลแสดงให้เห็นว่ามีการใช้การช่วยหายใจแบบไม่รุกล้ำบ่อยขึ้นในปัจจุบันและสำหรับอาการต่างๆ มากขึ้นกว่าที่เคยเป็นมา ตัวอย่างเช่น หน่วยดูแลผู้ป่วยหนักใช้การช่วยหายใจแบบไม่รุกล้ำมากขึ้นเป็นบรรทัดแรกของการรักษา ซึ่งช่วยลดภาวะแทรกซ้อนจากการติดเชื้อ ระยะเวลาหย่านม ระยะพักฟื้นในห้องไอซียู อัตราการใส่ท่อช่วยหายใจ และค่าใช้จ่าย

ประเด็นสำคัญสำหรับเครื่องช่วยหายใจทั้งหมดคือการตรวจวัดอัตราการไหลของก๊าซหายใจและปริมาตรของก๊าซหายใจที่ไหลเข้าและออกจากผู้ป่วยอย่างแม่นยำ การวัดเหล่านี้ด้วยความไวและความแม่นยำสูงสุดช่วยให้การช่วยหายใจที่เน้นผู้ป่วยตามที่กล่าวไว้ก่อนหน้านี้และปัจจุบันแพร่หลาย ซึ่งสะท้อนถึงพยาธิสรีรวิทยาของผู้ป่วยได้ดีขึ้นด้วย รูปที่ 1 แสดงแผนผังการก่อสร้างเครื่องช่วยหายใจที่มีตำแหน่งการไหลของอากาศ/เซนเซอร์ทั่วไป

ความท้าทายทางเทคนิค

วงจรการหายใจที่ซับซ้อนมีความแปรปรวนขององค์ประกอบที่หลากหลายเนื่องจากท่อ เครื่องทำความชื้น ตัวกรอง และอะแดปเตอร์ประเภทต่างๆ ที่ใช้ ซึ่งมักส่งผลให้เกิดการรั่วไหลและความไม่สมบูรณ์ ซึ่งเป็นสาเหตุที่บางครั้งอัตราการหายใจเข้า (I) แตกต่างอย่างมากจากอัตราการไหลที่ไปถึงผู้ป่วยจริง เช่นเดียวกับอัตราการหายใจออก (E) การวัดการไหลเวียนของอากาศยังถูกขัดขวางจากการเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่องของอุณหภูมิอากาศ ความชื้น และองค์ประกอบของก๊าซหายใจ ตลอดจนการปนเปื้อนของท่อและเซ็นเซอร์หายใจ/เซ็นเซอร์ใกล้เคียงที่มีเสมหะ เชื้อโรค และเลือด เนื่องจากข้อจำกัดทางเทคนิค การวัดอัตราการไหลของอากาศหายใจ (I) และอัตราการไหลของอากาศหายใจออก (E) จึงถูกดำเนินการภายในเครื่องช่วยหายใจในอดีต ค่าการไหลหยาบจะได้รับการแก้ไขเท่าที่จะทำได้โดยใช้อัลกอริธึมการชดเชยที่ซับซ้อนและมักไม่ถูกต้อง

รูปที่ 2 แผนผังการตั้งค่าการระบายอากาศด้วยอากาศที่มีความชื้นสูงและปริมาตรน้ำขึ้นน้ำลงที่น้อยมากเพียง 5 มล.

เซ็นเซอร์ตรวจจับการไหลแบบใกล้เคียงต้องมีความน่าเชื่อถือและคุ้มราคา มีความเสถียรในระยะยาว และยิ่งกว่านั้น ยังมีคุณสมบัติเฉพาะอื่นๆ อีกมากมายสำหรับเครื่องช่วยหายใจ เพื่อให้เหมาะสำหรับการช่วยหายใจที่เน้นผู้ป่วยยุคใหม่ นอกจากนี้ จำเป็นต้องมีข้อกำหนดที่เข้มงวดเป็นพิเศษสำหรับการฆ่าเชื้ออย่างถูกสุขลักษณะ เนื่องจากเซ็นเซอร์สัมผัสกับอากาศที่อาจปนเปื้อนเชื้อโรค

เซ็นเซอร์วัดการไหลของอากาศในปัจจุบันที่ส้น Achilles คือการใช้ร่วมกับเครื่องเพิ่มความชื้นในอากาศ ความชื้นสูงจะกลายเป็นปัญหาเมื่อนำไปสู่การกลั่นตัวเป็นหยดน้ำ ทำให้เกิดหยดน้ำปริมาณมากไหลออกมาในส่วนที่เย็นกว่าของวงจรเครื่องช่วยหายใจ เพื่อเป็นการแก้ปัญหา เซ็นเซอร์ตรวจจับระยะใกล้และหายใจออก Sensirion ทั้งหมดติดตั้งองค์ประกอบความร้อนภายนอกเพิ่มเติม การทำงานขององค์ประกอบความร้อนสูงสุด 0.5 W เพียงพอที่จะป้องกันการควบแน่นในเซ็นเซอร์ได้อย่างน่าเชื่อถือ และทำให้มั่นใจได้ถึงการทำงานที่มั่นคงและเชื่อถือได้ในระยะยาว

แผนผังที่แสดงในรูปที่ 2 แสดงเครื่องเพิ่มความชื้นซึ่งโดยทั่วไปจะใช้ในการติดตั้งเครื่องช่วยหายใจเพื่อให้แน่ใจว่าอากาศที่ใช้หายใจมีความชื้นเพียงพอ กระบอกเหล็กในเตาอบจะอยู่ที่ 37 องศา และจำลองปอดโดยใช้เซ็นเซอร์ความดันที่เชื่อมต่อไว้เป็นข้อมูลอ้างอิง วาล์วควบคุมจะปิดในระหว่างรอบการหายใจเข้าและเปิดหนึ่งครั้งต่อวินาทีสำหรับส่วนหายใจออกของวงจรการหายใจ

หากไม่ใช้เครื่องทำความร้อน หยดน้ำแต่ละหยดอาจไหลผ่านองค์ประกอบเซ็นเซอร์และทำให้อ่านค่าการวัดผิดพลาดได้ การอ่านค่าที่ผิดพลาดนี้สามารถรับรู้ได้อย่างชัดเจนจากการเบี่ยงเบนของปริมาตรการหายใจออก/การหายใจเข้าจากปริมาตรอ้างอิง

แนวโน้ม

การใช้และการแพร่กระจายของเครื่องช่วยหายใจจะยังคงเติบโตอย่างมากในอนาคตเนื่องจากโรคปอดที่เพิ่มจำนวนขึ้น เครื่องช่วยหายใจสมัยใหม่ทำให้ความต้องการใช้เซ็นเซอร์เพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ เพื่อที่จะให้ความสำคัญกับผู้ป่วยและการรักษาของพวกเขา

เทคโนโลยี CMOSens ได้สร้างเซนเซอร์ตรวจจับการไหลรุ่นใหม่ที่พิสูจน์ความน่าเชื่อถือนับล้านครั้งในด้านอุปกรณ์ CPAP และการใช้งานในยานยนต์ โดยมีข้อดีสำหรับเครื่องช่วยหายใจที่เห็นได้ชัด

นับเป็นข้อได้เปรียบทางเทคโนโลยีที่จะช่วยให้ผู้ผลิตตระหนักถึงการก้าวกระโดดครั้งถัดไปในการระบายอากาศ