Основой технологии регистрации параметров биомеханики дыхания является датчик, состоящий из двух сенсоров: скорости потока и давления. Функциональные возможности датчика могут быть расширены за счет включения в его состав еще двух сенсоров: капнометрического и оксиметрического. В этом случае, помимо регистрации параметров механики дыхания, появляется возможность определять еще и состав дыхательного газа, а, следовательно, и состояния метаболизма.
Для мониторинга параметров механики дыхания в медицинской технике используются несколько типов датчиков потока.
Следует отметить, что на практике в медицинской технике используются все перечисленные выше типы датчиков скорости потока. Выбор конкретного типа датчика определяется традициями и предпочтением разработчиков. Необходимо только иметь ввиду, что датчики потока, независимо от принципа работы, имеют общие проблемы, связанные с условиями эксплуатации. Все методы измерения скорости потока основаны на принципе ламинарного течения потока. В реальных условиях поток может быть турбулентным, а это значит, что отдельные зоны потока могут иметь разные скорости, и датчик будет неизбежно давать ошибку измерения.
Турбулентность потока может возникнуть либо на вдохе, либо на выдохе, и тогда измеренные объемы вдоха/ выдоха будут соответственно различаться.
Кроме того, датчик находится в среде высокой влажности, и в его рабочей зоне будет неизбежно происходить выпадение конденсата, что также может сказаться на точности измерения.
Ультразвуковые датчики потока
Измеряется время прохождения импульса ультразвука от одного пьезоэлемента к другому в направлении потока и в противоположном направлении (против потока). Если газ в магистрали неподвижен, то время продвижения ультразвукового импульса будет одинаковым. При движущемся потоке газа импульс, идущий по направлению потока, будет ускорен, а импульс, идущий против направления потока, замедлен. Величина этой разницы будет пропорциональна скорости потока.
Для повышения точности измерения в излучаемый сигнал могут вноситься калибровочные метки (амплитудные или фазовые).
Устройство ультразвуковых датчиков скорости потока, работающих на принципе эффекта Доплера, аналогично устройству. Отличие состоит лишь в том, что излучаемый сигнал, как правило, является непрерывным. Длина волны ультразвука, распространяющаяся навстречу потоку, уменьшается, а распространяющаяся по потоку — увеличивается. Градиент частот волн прямо пропорционален скорости потока.
Основные достоинства ультразвуковых датчиков.
• Высокая точность и чувствительность, до 0,0003 м/с.
• Минимальное время реакции (до 5 мсек).
• Отсутствие влияния на измеряемый поток. Основные недостатки ультразвуковых датчиков.
• Чувствительность параметров к влиянию паров воды.
• Высокая стоимость.
• Сравнительно большой вес. Сфера применения.
В аппаратах ИВЛ ультразвуковые датчики используются, как правило, во входной и выходной магистралях. Датчик, расположенный в выходной магистрали, должен иметь исполнение, допускающее санитарную обработку.
Совершенствование технологии позволило снизить вес и размеры датчика, и уже в настоящее время существуют ультразвуковые датчики, допускающие установку непосредственно перед эндотрахеальнои трубкой.
