人工呼吸器のフロー センサー ソリューション

フローセンサーを使用血管を通る血液または酸素の流量を測定する. 埋め込み型流量センサーは、通常、流量を測定する血管の周囲に装着される柔軟なカフ (図 20.10) に組み込まれます。

人工呼吸器の使用と普及が拡大し続けているため、CMOSens 技術によって新世代の流量センサーが確立されました。

麻酔監視中、集中治療中、臨床環境および外来環境での継続的な気流測定は、心肺および呼吸回路の動作を評価するための重要な情報を提供し、現代医療に不可欠になっています。

機械的換気システムは、機械的な「空気ポンプ」によって呼吸ガスを患者に供給します。この換気技術では、陽圧を使用して患者の肺に空気を送り込みます。

図 1: 典型的な異なるセンサー位置と加湿器を使用した人工呼吸器の概略構成。

これらの人工呼吸器に組み込まれたインテリジェント機能の増加により、肺機能や患者の呼吸の変化に自動的に適応することができます。 したがって、最新の圧力制御または容量制御換気は、これまで以上に患者志向になっています。 デバイスのインテリジェンスが向上したために必要な換気モードがますます少なくなったため、医療用人工呼吸器は全体的に操作が簡単になりました。

非侵襲的換気とは、マスクまたは鼻カニューレを使用して行われる換気療法を指します。 これは、マスク換気または NIV/NPPV (非侵襲的換気または非侵襲的陽圧換気) と呼ばれることがよくあります。 侵襲的換気では、気管内チューブまたは気管カニューレを患者の気管に挿入して、肺に空気を供給します。 非侵襲性と侵襲性の両方のタイプの換気には利点があり、補完的な方法で使用されます。

過小評価してはならない要因は、単なる患者の快適さをはるかに超える吸入空気の加湿です。 十分に加湿され、温められた空気は、分泌物排出と非侵襲的換気療法の耐性の両方を改善するため、換気療法の成功に大きく貢献します。

病院における現在の傾向は、非侵襲的換気が今日より頻繁に使用され、かつてないほど多くの症状に使用されていることを示しています。 たとえば、集中治療室では、感染性合併症、離乳期間、ICU 滞在期間、挿管率、およびコストを削減する治療の第一選択として非侵襲的換気をますます使用しています。

すべての人工呼吸器の重要な問題は、呼吸ガスの流量と、患者に出入りする呼吸ガスの量を正確に測定することです。 最高の感度と精度を備えたこれらの測定により、前述の、そして現在普及している患者指向の換気が可能になり、患者の病態生理をよりよく反映します。 図 1 は、典型的な気流/センサー位置を備えた人工呼吸器の概略構造を示しています。

技術的な課題

複雑な呼吸回路は、使用されるチューブ、加湿器、フィルター、およびアダプターの種類が異なるため、構成のばらつきが大きくなります。 これにより、しばしば漏れや不完全さが生じます。そのため、吸気流量 (I) が実際に患者に到達する流量と大きく異なる場合があります。 同じことが呼気流量 (E) にも当てはまります。 気流測定は、気温、湿度、呼吸ガス組成の絶え間ない変化、および喀痰、病原体、血液によるホースや呼気/近位センサーの汚染によっても妨げられます。 技術的な制限により、吸気 (I) と呼気流量 (E) の測定は、過去に人工呼吸器内で行われていました。 大まかな流量値は、複雑で不正確なことが多い補正アルゴリズムを使用して、可能な限り修正されました。

図 2. 非常に湿った空気とわずか 5 ml の非常に小さな一回換気量での換気設定の概略図。

近位フロー センサーは、最新の患者志向の換気に適合するために、信頼性が高く、費用対効果が高く、長期的に安定している必要があり、さらに、他の多くの人工呼吸器固有の機能を備えている必要があります。 さらに、センサーは病原体で汚染されている可能性のある空気と接触するため、衛生的な滅菌には特に厳しい要件が必要です。

現在のすべての気流センサーのアキレス腱は、加湿器と組み合わせて使用​​することです。 高湿度は結露につながると問題になり、人工呼吸器回路のより低温の部分に巨視的な水滴が雨のように降り注ぎます。 解決策として、Sensirion のすべての近位および呼気センサーには、追加の外部加熱要素が装備されています。 最大 0.5 W でのこの発熱体の動作は、センサー内の結露を確実に防止し、長期にわたる安定した信頼性の高い動作を確保するのに十分です。

図 2 に示す回路図は、人工呼吸器のセットアップで通常使用される加湿器を示しており、呼吸用空気が十分に加湿されていることを確認します。 オーブン内のスチール シリンダーは 37 度に保たれ、接続された圧力センサーを基準として肺をシミュレートします。 制御弁は、吸気呼吸サイクル中に閉じ、呼吸サイクルの呼気部分で 1 秒に 1 回開きます。

ヒーターを使用しないと、水滴がセンサー素子に飛び散り、測定値の誤読を引き起こす可能性があります。 この誤読は、基準量からの呼気/吸気量の偏差によって明確に認識できます。

見通し

人工呼吸器の使用と普及は、肺疾患の増加により、今後も大きく成長し続けるでしょう。 最新の人工呼吸器では、患者とその治療に焦点を当てるために、センサーに対する要求がますます高まっています。

CMOSens 技術は、CPAP デバイスや自動車用途の分野で何百万回も信頼性を証明してきた新世代のフロー センサーを確立し、人工呼吸器の利点は明らかです。

製造業者が換気の次の飛躍的な進歩を実現できるのは、技術的な利点です。