Solusi Sensor Aliran di Ventilator

Sensor aliran digunakanuntuk mengukur laju aliran darah atau oksigen melalui pembuluh. Sensor aliran yang dapat diimplantasikan umumnya dimasukkan ke dalam manset fleksibel (Gbr. 20.10) yang dipasang di sekitar bejana yang laju alirannya akan diukur.

Karena penggunaan dan penyebaran ventilator terus berkembang, Teknologi CMOSens telah membentuk sensor aliran generasi baru.

Pengukuran aliran udara terus menerus selama pemantauan anestesi, perawatan intensif serta di lingkungan klinis dan rawat jalan memberikan informasi penting untuk penilaian perilaku kardiorespirasi dan sirkuit pernapasan dan telah menjadi sangat diperlukan dalam pengobatan modern.

Sistem ventilasi mekanis menyuplai pasien dengan gas pernapasan melalui "pompa udara" mekanis dan teknik ventilasi ini menggunakan tekanan positif untuk mengalirkan udara ke paru-paru pasien.

Gambar 1: Skema konstruksi ventilator dengan posisi sensor yang berbeda dan penggunaan humidifier.

Peningkatan fitur cerdas yang dimasukkan ke dalam ventilator ini, memungkinkan mereka beradaptasi secara otomatis terhadap perubahan fungsi paru-paru atau pernapasan pasien. Oleh karena itu, ventilasi modern yang dikontrol tekanan atau volume dikontrol sekarang lebih berorientasi pada pasien daripada sebelumnya. Karena semakin sedikit mode ventilasi yang diperlukan karena peningkatan kecerdasan perangkat, ventilator medis secara keseluruhan menjadi semakin tidak rumit untuk dioperasikan.

Ventilasi non-invasif mengacu pada terapi ventilasi yang dilakukan dengan menggunakan masker atau kanula hidung. Ini sering disebut sebagai ventilasi masker atau NIV/NPPV (ventilasi non-invasif atau ventilasi tekanan positif non-invasif). Dalam ventilasi invasif, tabung endotrakeal atau kanula trakea dimasukkan ke dalam trakea pasien untuk memasok udara ke paru-paru. Kedua jenis ventilasi – non-invasif dan invasif – memiliki keunggulan dan digunakan secara saling melengkapi.

Faktor yang tidak boleh diremehkan adalah pelembapan udara yang dihirup karena jauh melampaui kenyamanan pasien. Udara yang dilembabkan dengan baik dan dihangatkan berkontribusi secara signifikan terhadap keberhasilan terapi ventilasi karena meningkatkan drainase sekresi dan toleransi terapi ventilasi non-invasif.

Tren saat ini di rumah sakit menunjukkan bahwa ventilasi non-invasif lebih sering digunakan saat ini dan untuk gejala yang jauh lebih banyak daripada sebelumnya. Unit perawatan intensif, misalnya, semakin banyak menggunakan ventilasi non-invasif sebagai pengobatan lini pertama, yang mengurangi komplikasi infeksi, masa penyapihan, lama tinggal di ICU, tingkat dan biaya intubasi.

Masalah utama untuk semua ventilator adalah pengukuran akurat laju aliran gas pernapasan dan volume gas pernapasan yang mengalir masuk dan keluar dari pasien. Pengukuran ini dengan sensitivitas dan akurasi tertinggi memungkinkan ventilasi berorientasi pasien yang disebutkan sebelumnya dan saat ini berlaku, yang juga mencerminkan patofisiologi pasien dengan lebih baik. Gambar 1 menunjukkan konstruksi skematis dari ventilator dengan posisi sensor/aliran udara tipikal.

Tantangan teknis

Sirkuit pernapasan yang kompleks memiliki rentang variabilitas komposisi yang luas karena berbagai jenis tabung, pelembap, filter, dan adaptor yang digunakan. Hal ini sering mengakibatkan kebocoran dan ketidaksempurnaan, sehingga laju aliran inspirasi (I) terkadang berbeda secara signifikan dari laju aliran yang benar-benar mencapai pasien. Hal yang sama berlaku untuk laju aliran ekspirasi (E). Pengukuran aliran udara juga terhambat oleh perubahan konstan suhu udara, kelembapan dan komposisi gas pernapasan serta kontaminasi selang dan sensor ekspirasi/proksimal dengan dahak, patogen, dan darah. Karena keterbatasan teknis, pengukuran laju aliran inspirasi (I) dan ekspirasi (E) dilakukan di dalam ventilator sebelumnya. Nilai aliran kasar kemudian dikoreksi sejauh mungkin menggunakan algoritma kompensasi yang kompleks dan seringkali tidak akurat.

Gambar 2. Skema pengaturan ventilasi dengan udara yang sangat lembab dan volume tidal yang sangat kecil hanya 5 ml.

Sensor aliran proksimal harus andal dan hemat biaya, stabil dalam jangka panjang, dan terlebih lagi, menampilkan banyak fitur khusus ventilator lainnya agar sesuai untuk ventilasi berorientasi pasien modern. Selain itu, persyaratan yang sangat ketat untuk sterilisasi higienis diperlukan karena sensor bersentuhan dengan udara yang berpotensi terkontaminasi patogen.

Tumit Achilles dari semua sensor aliran udara saat ini digunakan dalam kombinasi dengan pelembap. Kelembaban yang tinggi menjadi masalah ketika mengarah ke kondensasi, menyebabkan tetesan air makroskopik menghujani bagian sirkuit ventilator yang lebih dingin. Sebagai solusinya, semua sensor proksimal dan ekspirasi Sensirion dilengkapi dengan elemen pemanas eksternal tambahan. Pengoperasian elemen pemanas ini dengan maksimum 0.5 W cukup untuk mencegah kondensasi dalam sensor secara andal dan dengan demikian memastikan pengoperasian yang stabil dan andal dalam jangka panjang.

Skema yang diilustrasikan pada Gambar 2 menunjukkan pelembab yang biasanya digunakan dalam pemasangan ventilator untuk memastikan udara pernapasan dilembabkan dengan baik. Silinder baja dalam oven dijaga pada 37 derajat dan mensimulasikan paru-paru dengan sensor tekanan terhubung yang digunakan sebagai referensi. Katup yang dikontrol ditutup selama siklus pernapasan inspirasi dan dibuka sekali per detik untuk bagian ekspirasi dari siklus pernapasan.

Tanpa menggunakan pemanas, tetesan air individu dapat melewati elemen sensor dan menyebabkan kesalahan pembacaan nilai pengukuran. Kesalahan pembacaan ini dapat dengan jelas dikenali dari penyimpangan volume ekspirasi/inspirasi dari volume referensi.

Pandangan

Penggunaan dan penyebaran ventilator akan terus berkembang pesat di masa depan karena meningkatnya jumlah penyakit paru-paru. Ventilator modern menempatkan tuntutan yang terus meningkat pada sensor untuk menempatkan fokus pada pasien dan terapi mereka.

Teknologi CMOSens telah membentuk generasi baru sensor aliran yang telah membuktikan keandalannya jutaan kali di bidang perangkat CPAP dan aplikasi otomotif dengan keunggulan untuk ventilator menjadi bukti.

Keunggulan teknologilah yang akan memungkinkan pabrikan mewujudkan lompatan kuantum berikutnya dalam ventilasi.