Senzor v Oblasti 2 je schopen zaznamenávat hodnoty kompletní zmˇeny pr˚utoku vzduchu proudí-cího do plic pacienta i z nich. Tím je získána závislost absolutního pr˚utoku v ˇcase, jejíž integrací (6) se vypoˇcte celkový objem pˇri inspiriu i exspiriu, kdy je tˇreba tyto fáze nejprve od sebe od-lišit. V Oblasti 1 lze detekovat úplné exspirium a inspiraˇcní ˇcást dechového cyklu danou pouze strženým objemem vzduchu (Vs). Na ˇcasové kˇrivce pr˚utoku se tato inspiraˇcní ˇcást projeví klesající tendencí, bˇehem exspiria naopak pr˚utok nar˚ustá. Z hlediska terminologie je možné mˇeˇrení objemu v Oblasti 1 oznaˇcit jako relativní, v pˇrípadˇe Oblasti 2 se pak hovoˇrí o mˇeˇrení absolutním.
VT = ˆ
q dt (6)
Absolutní mˇeˇrení pr˚utoku v Oblasti 2 se zdá jako vhodnˇejší volba pro umístˇení senzoru vzhle-dem k hodnotám, jež jasnˇe vypovídají o pr˚ubˇehu ventilace, jsou smˇerodatné a pro obsluhu ven-tilátoru dobˇre pˇredstavitelné. Úsek mezi endotracheální trubicí a ústím Life Portu je však velice úzký a senzor zde zabudovaný musí splˇnovat jasné parametry (pr˚umˇer endotracheální trubice je 2,5–3,5 mm). Z pˇredchozí studie vyplynulo, že umístˇení senzoru do inspiraˇcní vˇetve vede k vý-raznému ovlivnˇení pr˚ubˇehu plicní ventilace a bez znalosti tlakové kompenzace nelze tuto variantu aplikovat v klinické praxi [6].
Tato problematika byla detailnˇe popsána a zkoumána v odborné práci s názvem Mˇeˇrení decho-vých objem˚u pˇri vysokofrekvenˇcní tryskové ventilaci nezralých novorozenc˚u [6]. Jako senzor pro mˇeˇrení pr˚utoku v inspiraˇcní vˇetvi byla vybrána diferenˇcní clona. Navržená clona byla zhotovena z nerezavˇející oceli, následnˇe probíhalo urˇcení pˇrevodní charakteristiky a testování clony na se-staveném modelu plic i pˇri animálním experimentu. Z dílˇcích výstup˚u plyne, že clona je schopna dobˇre mˇeˇrit rychlé pr˚utoky vzduchu dané vysokou frekvencí. Pˇri aplikaci v bˇežném provozu by však bylo nutné vyrovnat tlakovou ztrátu na clonˇe a to navýšením špiˇckové hodnoty PIP. V závˇeru práce je doporuˇceno senzor pr˚utoku umístit do exspiraˇcní vˇetve a mˇeˇrit relativní dechové objemy [6].
4 Požadavky na mˇeˇrící systém v exspiraˇcní vˇetvi ventilaˇcního okruhu
Mˇeˇrení pr˚utoku v exspiraˇcní vˇetvi okruhu vysokofrekvenˇcního ventilátoru Life Pulse s sebou nese významná specifika, na která je tˇreba brát ohled pˇri výbˇeru vhodného senzoru. Požadavky na senzor pr˚utoku vyplývají ze základních princip˚u HFJV, umístˇení senzoru v okruhu HFJV i ze stanovených nárok˚u vzhledem k aplikaci v klinické praxi. Pˇri selekci senzoru byla hodnocena tato hlediska:
1. Schopnost mˇeˇrit pr˚utok plynných médií
2. Velikost senzoru pro minimální navýšení mrtvého prostoru 3. Reakˇcní schopnosti odpovídající mˇeˇrení pˇri HFJV
4. Rozlišitelnost smˇeru proudˇení 5. Minimální setrvaˇcnost senzoru
6. Nulová toxicita pˇri reakci s dechovou smˇesí vzduchu 7. Pˇresnost do 10 % mˇeˇreného objemu
Plyn prostupující okruhem neonatologické HFJV je v zásadˇe ˇcistý zvlhˇcený vzduch o pr˚utoku do 30 L/min. Vybraný senzor musí umˇet mˇeˇrit tento typ plynného média.
Zásadním aspektem pro výbˇer nejvhodnˇejšího senzoru pro mˇeˇrení v exspiraˇcní vˇetvi HFJV je jeho velikost. Vzhledem k vnitˇrnímu pr˚umˇeru Life Portu 15 mm a minimálnímu navyšování mrtvého prostoru je zˇrejmé omezení na rozmˇery senzoru. Nˇekteré typy pr˚utokomˇer˚u (napˇr. turbínkové) nejsou tento požadavek schopny splnit kv˚uli rozmˇerovˇe nároˇcnˇejší konstrukci.
Bˇehem HFJV jsou tryskou distribuovány pulzy vzduchu s frekvencí odpovídající vysokofrekvenˇcní ventilaci, pˇresnˇeji v neonatální klinické praxi kolem 500 dech˚u/min [6]. Podmínkou pro hledaný senzor je tedy znaˇcná reakˇcní citlivost (do 50 ms) na rychlou zmˇenu pr˚utoku v ˇcase. Vˇetšina ko-merˇcnˇe dostupných pr˚utokomˇer˚u v tomto ohledu pomˇernˇe selhává a pulzující proudˇení nedokáží zaznamenávat [24].
Dalším faktorem v posuzování vhodnosti senzoru pro tuto konkrétní aplikaci je možnost detekovat pr˚utok ve dvou smˇerech proudˇení. Tento požadavek jasnˇe vyplývá z umístˇení senzoru do exspi-raˇcní vˇetve, kde je mˇeˇren relativní objem vdechovaného a vydechovaného vzduchu. Senzor tedy musí zjišt’ovat zmˇeny pˇri strhávání vzduchu uvnitˇr Life Portu bˇehem inspiria (první smˇer) a také bˇehem exspiria (opaˇcný, druhý smˇer), kdy proudící vzduch prochází plnˇe pˇres senzor.
Jakýkoliv zásah do stávajícího okruhu HFJV se sériovˇe zapojeným konvenˇcním ventilátorem by mohl mít vliv na pr˚ubˇeh samotné ventilace neonatologického pacienta. Proto vybraný senzor ne-smí zp˚usobovat výraznˇejší ovlivnˇení HFJV svou setrvaˇcností ˇci tlakovými ztrátami. Znaˇcnou setr-vaˇcnost vykazují napˇríklad turbínkové pr˚utokomˇery, tlakové ztráty jsou pozorovány u clon ˇci dýz [24]. Míra ovlivnˇení ventilace HFJV je také dána mírou zachování laminarity proudˇení tekutiny.
Materiál senzoru i pˇrípadné interakce povrchu senzoru s vydechovanou smˇesí plyn˚u by nemˇely produkovat toxické látky. Vyžadována je úplná snášenlivost materiálu senzoru v biologickém pro-stˇredí pacienta i za daných podmínek panujících pˇri HFJV.
Závˇereˇcným požadavkem pro výbˇer senzoru pr˚utoku je pˇresnost mˇeˇrení dechových objem˚u v exspi-raˇcní vˇetvi HFJV do maximalní hodnoty relativní chyby 10 %. Tato stanovená pˇresnost je klíˇcová pro posouzení vhodnosti senzoru pr˚utoku pro aplikaci ve ventilaˇcním okruhu HFJV.
5 Rešerše snímaˇc ˚u pr ˚utoku pro mˇeˇrení v exspiraˇcní vˇetvi HFJV
Po vzoru monitoringu dechových objem˚u u konvenˇcních ventilátor˚u bylo i v pˇrípadˇe HFJV navr-ženo ˇrešení v podobˇe senzoru pr˚utoku. Integrací zmˇeˇreného pr˚utoku je dále snadné získat dechový objem. Výbˇer pˇrijatelného mˇeˇrícího systému je založen na jasnˇe stanovených požadavcích uvede-ných v pˇredchozí kapitole.
Anemometry obecnˇe slouží k mˇeˇrení velikosti rychlosti proudˇení daného média. Pr˚utok, který vy-jádˇruje schopnosti tekutiny mˇenit své charakteristické veliˇciny v ˇcase, je pak oznaˇcován jako rych-lostní. P˚uvodní uplatnˇení našly anemometry v meteorologii, kde sloužily k mˇeˇrení rychlosti vˇetru a urˇcování jeho smˇeru proudˇení. V souˇcasné dobˇe je jejich využití mnohem širší. Anemometry se dˇelí dle fyzikálního principu, na kterém jsou založeny, do ˇctyˇr základních skupin: mechanické, tlakové, tepelné a speciální [25].
5.1 Mechanické anemometry
Mechanické anemometry jsou historicky nejstarší a disponují pomˇernˇe velkou mechanickou otoˇc-nou konstrukcí, kdy proudˇení okolního vzduchu rozpohybovává systém lopatek ˇci misek upev-nˇených na spoleˇcné hˇrídeli. Klasické mechanické anemometry se stále používají v meteorolo-gii k mˇeˇrení rychlosti vˇetru nebo v podobˇe ruˇcních digitálních anemometr˚u v domácích mete-ostanicích [25]. Princip rotujících mechanických soustav využívají turbínky, pístové pr˚utokomˇery a r˚uzné systémy otoˇcných kol [24].