Experimentální senzor průtoku pro neonatologickou HFJV

Abstract

Řada vysokofrekvenčních ventilátorů je v dnešní době již výrobci dodávána se senzory pro měření průtoku a následnou možností výpočtu dechových objemů. Jedná se však o ventilátory oscilační, zatímco tryskové ventilátory jimi stále opatřeny nejsou. Nemožnost získání informace o dechovém objemu komplikuje nastavení potřebných parametrů tryskového ventilátoru a následně samotné vedení ventilace. Tato diplomová práce se zabývá návrhem a realizací prototypu senzoru průtoku pro vysokofrekvenční tryskovou ventilaci systému typu Bunnell používanou na neonatologických jednotkách intenzivní péče. Za účelem realizace měření byl vytvořen vhodný HW i SW. Byly otestovány tři komerčně dostupné senzory (Fluke - low flow, Pedi-Lite, iFlow 40 S) a na základě získaných poznatků byl vytvořen senzor experimentální. Jeho návrh proběhl v prostředí SolidWorks a následně byl vytištěn pomocí 3D tiskárny. Senzor se ukázal jako nevhodný pro použití u vysokofrekvenční tryskové ventilace, především kvůli materiálu a tvaru obstrukce. 3D tisk vytváří nerovné povrchy, které v kombinaci s ostrou obstrukcí způsobují nežádoucí turbulentní proudění v senzoru. Na základě zjištěných poznatků byl navržen nový senzor se zaoblenou obstrukcí a doporučení pro alternativní výrobní postupy.

Many of high-frequency ventilators are these days supplied by the manufacturer already with sensors for measuring flow and the subsequent possibility of calculating tidal volumes. However, these are oscillatory ventilators, while jet ventilators are still not equipped with them. The impossibility of obtaining information on tidal volume complicates the setting of the necessary parameters of the jet ventilator and subsequently the ventilation line itself. This diploma thesis is focused on design and implementation of a prototype flow sensor for high-frequency jet ventilation Bunnell used at neonatological intensive care units. To accomplish the measurements, a suitable HW and SW were created. Three commercially available sensors (Fluke - low flow, Pedi-Lite, iFlow 40 S) were tested and an experimental sensor was created based on the acquired knowledge. Its design was implemented in SolidWorks environment and was subsequently printed using a 3D printer. The sensor was proven unsuitable for use in high-frequency jet ventilation, mainly due to the material and shape of the obstruction. 3D printing creates uneven surfaces which, in combination with sharp obstruction, cause unwanted turbulent flow in the sensor. Based on the new findings, a new sensor with a rounded obstruction was designed and recommendations for alternative production processes.