Как построить лучший PAP-аппарат

Дафна Аллен | 29 июня 2023 г.

Устройства для терапии положительным давлением в дыхательных путях (PAP) широко используются для лечения многих из примерно 30 миллионов человек, страдающих апноэ во сне в Соединенных Штатах. Аппараты CPAP (постоянное положительное давление в дыхательных путях) являются наиболее распространенными. Многие ПАП-аппараты обычно используются пациентами дома, а это означает, что системы должны быть простыми и удобными в использовании, чтобы способствовать приверженности пациентов к терапии.

Приверженность оказалась непростой задачей. Согласно обзору данных о приверженности CPAP за 20-летний период, приверженность колеблется от 30 до 60%. Характеристики устройства могут играть роль в поощрении или препятствовании соблюдению режима лечения пациентами. Одно исследование показало, что многие факторы «связаны с дискомфортом, возникающим из различных источников».

Поток воздуха и давление в устройстве могут быть двумя из этих факторов. Датчики играют решающую роль в мониторинге дыхания пациента и синхронизации воздушного потока аппарата с такими моделями дыхания. Например, как объясняет компания Superior Sensor Technology в официальном документе «Важность датчиков давления в лечении апноэ во сне», «наиболее эффективные датчики воздушного потока имеют очень быструю петлю обратной связи (чтобы дать системе команду быстрее регулировать вентилятор при пациент вдыхает/выдыхает), способны эффективно блокировать шум вентиляторов и двигателей (для снижения частоты ошибок), могут поддерживать несколько давлений без какого-либо ухудшения производительности и имеют высокую скорость разрешения, чтобы обеспечить очень сильный сигнал для -коэффициент шума (SNR)».

Design News задали Тиму Шоттеру, соучредителю и техническому директору компании Superior Sensor Technology, несколько вопросов об этих датчиках и о том, как производители могут создавать более совершенные системы PAP.

Шоттер: Аппараты PAP оснащены несколькими типами датчиков для мониторинга и/или регулирования различных функций, включая поток воздуха, давление воздуха и температуру. Без регулирования этих функций машины не будут работать должным образом и могут представлять опасность для пользователя.

Датчики давления используются для контроля воздушного потока и давления воздуха. Например, в аппарате двухуровневого положительного давления в дыхательных путях (BiPAP) датчики давления контролируют дыхание пациента. Для этих систем требуются два датчика давления: датчик избыточного давления для контроля давления пациента и датчик дифференциального давления для измерения расхода. В частности, датчики давления контролируют дыхание пациента и посылают сигнал аппарату, чтобы уменьшить приложенное давление, когда пациент выдыхает, а затем снова увеличить его, когда пациент вдыхает. Регулировка приложенного давления при вдохе и выдохе приводит к тому, что пациент чувствует себя намного комфортнее и больше не «борется» с аппаратом BiPAP во время выдоха.

Шоттер: Исследование и поиск инновационных решений от надежного поставщика датчиков требует времени и может оказаться сложной задачей. Инженерам нужна стабильная поставка датчиков с очень хорошей долгосрочной стабильностью и надежностью. Более того, в идеале они хотят использовать датчики, оптимизированные для машин PAP и способные преодолевать шум и помехи, исходящие от вентиляторов, двигателей и внешних факторов окружающей среды.

Чтобы преодолеть эти проблемы, инженерам следует изучить технологию в таких публикациях, как Design News, и посетить веб-сайты поставщиков, чтобы узнать больше о том, как их датчики могут принести пользу их конкретному приложению, а также загрузить технические описания продуктов, рекомендации по применению и модели САПР.

Шоттер:Объединение двух датчиков давления в одном устройстве имеет ряд преимуществ, включая упрощение конструкции печатной платы, ускорение производства, оптимизацию цепочки поставок, повышение надежности системы, уменьшение размера PAP-устройства и снижение общей стоимости PAP-аппарата.

Шоттер: Датчики давления предназначены для измерения небольших изменений давления, и любой внешний шум или помехи от вентиляторов и двигателей могут внести ошибки в показания датчиков. В частности, шум накладывается на показания давления, что может привести к дискомфорту пациента из-за неточных измерений.