حلول استشعار التدفق في أجهزة التهوية

تستخدم مجسات التدفقلقياس معدل تدفق الدم أو الأكسجين عبر وعاء. عادةً ما يتم دمج مستشعرات التدفق القابلة للزرع في صفعة مرنة (الشكل 20.10) يتم تركيبها حول الوعاء الذي سيتم قياس معدل التدفق فيه.

مع استمرار نمو استخدام أجهزة التهوية وانتشارها ، أنشأت تقنية CMOSens جيلًا جديدًا من أجهزة استشعار التدفق.

توفر قياسات تدفق الهواء المستمر أثناء مراقبة التخدير وعلاج العناية المركزة وكذلك في البيئات السريرية والمتنقلة معلومات مهمة لتقييم سلوك القلب والجهاز التنفسي وسلوك دوائر التنفس وأصبحت لا غنى عنها في الطب الحديث.

تزود أنظمة التهوية الميكانيكية المرضى بغاز التنفس عن طريق "مضخات هواء" ميكانيكية وتستخدم تقنية التهوية هذه ضغطًا إيجابيًا لتوصيل الهواء إلى رئتي المريض.

الشكل 1: البناء التخطيطي لجهاز التنفس الصناعي مع مواضع المستشعر المختلفة النموذجية واستخدام المرطب.

تسمح زيادة الميزات الذكية المدمجة في أجهزة التنفس الصناعي هذه بالتكيف تلقائيًا مع التغيرات في وظائف الرئة أو تنفس المريض. وبالتالي ، فإن التهوية الحديثة التي يتم التحكم فيها بالضغط أو التي يتم التحكم في حجمها أصبحت الآن أكثر توجهاً نحو المريض أكثر من أي وقت مضى. نظرًا لأن أوضاع التهوية أقل وأقل مطلوبة بسبب زيادة ذكاء الجهاز ، أصبحت أجهزة التنفس الصناعي بشكل عام أقل تعقيدًا في التشغيل.

تشير التهوية غير الغازية إلى علاجات التهوية التي يتم إجراؤها باستخدام الأقنعة أو القنيات الأنفية. غالبًا ما يشار إلى هذا باسم التهوية بالقناع أو NIV / NPPV (التهوية غير الغازية أو التهوية غير الغازية بالضغط الإيجابي). في التهوية الغازية ، يتم إدخال أنبوب داخل القصبة الهوائية أو قنية القصبة الهوائية في القصبة الهوائية للمريض لتزويد الرئتين بالهواء. كلا النوعين من التهوية - غير الغازية والجائرة - لهما ميزة ويستخدمان بطريقة تكميلية.

العامل الذي لا ينبغي الاستهانة به هو ترطيب الهواء المستنشق لأنه يتجاوز مجرد راحة المريض. يساهم الهواء الجيد الترطيب والدافئ بشكل كبير في نجاح علاج التهوية لأنه يحسن تصريف الإفراز وتحمل العلاج بالتهوية غير الغازية.

تظهر الاتجاهات الحالية في المستشفيات أن التهوية غير الغازية تستخدم بشكل متكرر اليوم ولأعراض أكثر بكثير من أي وقت مضى. وحدات العناية المركزة ، على سبيل المثال ، تستخدم بشكل متزايد التهوية غير الغازية كخط أول من العلاج ، مما يقلل من المضاعفات المعدية ، وفترات الفطام ، ومدة الإقامة في وحدة العناية المركزة ، ومعدلات التنبيب والتكاليف.

القضية الرئيسية لجميع أجهزة التنفس الصناعي هي القياس الدقيق لمعدل تدفق غاز التنفس وحجم غاز التنفس الذي يتدفق داخل وخارج المريض. تتيح هذه القياسات ذات الحساسية والدقة الأعلى إجراء التهوية الموجهة للمريض والتي سبق ذكرها والسائدة في الوقت الحاضر ، والتي تعكس أيضًا بشكل أفضل الفيزيولوجيا المرضية للمريض. يوضح الشكل 1 البناء التخطيطي لجهاز التنفس الصناعي مع مواضع تدفق الهواء / أجهزة الاستشعار النموذجية.

التحديات الفنية

تحتوي دوائر التنفس المعقدة على مجموعة واسعة من تنوع التركيب بسبب الأنواع المختلفة من الأنابيب وأجهزة الترطيب والمرشحات والمحولات المستخدمة. يؤدي هذا غالبًا إلى حدوث تسريبات وعيوب ، وهذا هو السبب في أن معدل تدفق الشهيق (I) يختلف أحيانًا بشكل كبير عن معدل التدفق الذي يصل بالفعل إلى المريض. الأمر نفسه ينطبق على معدل تدفق الزفير (E). تتعطل قياسات تدفق الهواء أيضًا بسبب التغيرات المستمرة في درجة حرارة الهواء والرطوبة وتكوين غاز التنفس بالإضافة إلى تلوث الخراطيم وأجهزة استشعار الزفير / القريبة بالبلغم ومسببات الأمراض والدم. نظرًا للقيود الفنية ، تم إجراء قياسات لمعدلات الشهيق (I) وتدفق الزفير (E) داخل جهاز التنفس الصناعي في الماضي. ثم تم تصحيح قيم التدفق الخام قدر الإمكان باستخدام خوارزميات تعويض معقدة وغير دقيقة في كثير من الأحيان.

الشكل 2. رسم تخطيطي لإعداد تهوية بهواء شديد الرطوبة وحجم مدّي صغير جدًا يبلغ 5 مل فقط.

يجب أن تكون مستشعرات التدفق القريبة موثوقة وفعالة من حيث التكلفة ومستقرة على المدى الطويل ، علاوة على ذلك ، تتميز بالعديد من الميزات الخاصة بجهاز التنفس الصناعي حتى تكون مناسبة للتهوية الحديثة الموجهة للمريض. بالإضافة إلى ذلك ، هناك حاجة إلى متطلبات صارمة بشكل خاص للتعقيم الصحي حيث تتلامس أجهزة الاستشعار مع الهواء الذي يحتمل أن يكون ملوثًا بمسببات الأمراض.

يتم استخدام كعب أخيل لجميع أجهزة استشعار تدفق الهواء الحالية مع أجهزة الترطيب. تصبح الرطوبة العالية مشكلة عندما تؤدي إلى التكثيف ، مما يتسبب في تساقط قطرات الماء العيانية في الأجزاء الأكثر برودة من دائرة جهاز التنفس الصناعي. كحل ، تم تجهيز جميع مستشعرات Sensirion القريبة والزفير بعنصر تسخين خارجي إضافي. يعد تشغيل عنصر التسخين هذا بحد أقصى 0. 5 وات كافيًا لمنع التكثيف في المستشعر بشكل موثوق به وبالتالي ضمان التشغيل المستقر والموثوق على المدى الطويل.

يوضح المخطط الموضح في الشكل 2 جهاز ترطيب يستخدم عادةً في أجهزة التنفس الصناعي لضمان ترطيب هواء التنفس جيدًا. يتم الاحتفاظ بالأسطوانة الفولاذية في الفرن عند 37 درجة وتحاكي الرئتين باستخدام مستشعر الضغط المتصل المستخدم كمرجع. يتم إغلاق الصمام المتحكم به أثناء دورة التنفس الشهيق ويفتح مرة واحدة في الثانية للجزء الزفيري من دورة التنفس.

بدون استخدام السخان ، يمكن أن تتدفق قطرات الماء الفردية فوق عنصر المستشعر وتسبب قراءة خاطئة لقيم القياس. يمكن التعرف على هذا الخطأ في القراءة بوضوح من خلال انحرافات حجم الزفير / الشهيق من الحجم المرجعي.

الآفاق

سيستمر استخدام أجهزة التنفس الصناعي وانتشارها في النمو بقوة في المستقبل بسبب زيادة عدد أمراض الرئة. تضع أجهزة التنفس الصناعي الحديثة مطالب متزايدة باستمرار على أجهزة الاستشعار من أجل التركيز على المرضى وعلاجهم.

أنشأت CMOSens Technology جيلًا جديدًا من أجهزة استشعار التدفق التي أثبتت موثوقيتها ملايين المرات في مجال أجهزة CPAP وتطبيقات السيارات مع مزايا أجهزة التهوية الواضحة.

إنها الميزة التكنولوجية التي ستمكن الشركات المصنعة من تحقيق القفزات الكمية التالية في التهوية.