Come costruire una macchina PAP migliore

Dafne Allen | 29 giugno 2023

I dispositivi terapeutici a pressione positiva delle vie aeree (PAP) sono ampiamente utilizzati per trattare molti dei circa 30 milioni di persone che soffrono di apnea notturna negli Stati Uniti. Le macchine CPAP (pressione positiva continua delle vie aeree) sono le più comuni. Molte macchine PAP vengono generalmente utilizzate dai pazienti a casa, il che significa che i sistemi dovrebbero essere facili e comodi da usare per promuovere l’aderenza del paziente alla terapia.

L’adesione è stata una sfida. Secondo una revisione dei dati sull’adesione alla CPAP su un periodo di 20 anni, l’adesione varia dal 30 al 60%. Le prestazioni del dispositivo possono svolgere un ruolo nell’incoraggiare, o ostacolare, l’adesione del paziente. Da uno studio è emerso che molti fattori “sono legati al disagio derivante da una varietà di fonti”.

Il flusso d'aria e la pressione del dispositivo possono essere due di questi fattori. I sensori svolgono un ruolo fondamentale nel monitorare la respirazione del paziente e nel sincronizzare il flusso d'aria della macchina con tali schemi respiratori. Ad esempio, come spiega Superior Sensor Technology nel libro bianco, “L’importanza dei sensori di pressione nel trattamento dell’apnea notturna”, “i sensori del flusso d’aria più efficaci hanno un ciclo di feedback molto veloce (per dire al sistema di regolare la ventola più rapidamente quando un il paziente sta inspirando/espirando), sono in grado di bloccare efficacemente il rumore proveniente da ventole e motori (per ridurre i tassi di errore), possono supportare pressioni multiple senza alcun degrado delle prestazioni e hanno un tasso di alta risoluzione per garantire un segnale molto forte -rumore (SNR).”

Design News ha posto a Tim Shotter, co-fondatore e CTO di Superior Sensor Technology, alcune domande su questi sensori e su come i produttori possono costruire sistemi PAP migliori.

Tiratore: Le macchine PAP includono diversi tipi di sensori per monitorare e/o regolare diverse funzioni, tra cui il flusso d'aria, la pressione dell'aria e la temperatura. Senza una regolazione di queste funzioni le macchine non funzioneranno correttamente e potranno causare rischi all'utente.

I sensori di pressione vengono utilizzati per monitorare il flusso d'aria e la pressione dell'aria. Ad esempio, in una macchina a pressione positiva delle vie aeree a due livelli (BiPAP), i sensori di pressione monitorano la respirazione del paziente. Questi sistemi richiedono due sensori di pressione: un sensore di pressione relativa per controllare la pressione del paziente e un sensore di pressione differenziale per la misurazione del flusso. Nello specifico, i sensori di pressione monitorano la respirazione del paziente e inviano un segnale alla macchina per ridurre la pressione applicata quando un paziente espira e quindi aumentarla nuovamente quando il paziente inspira. La regolazione della pressione applicata durante l'inspirazione e l'espirazione fa sì che il paziente si senta molto più a suo agio e non "combatti più" contro la macchina BiPAP durante l'espirazione.

Tiratore: La ricerca e l'individuazione di soluzioni innovative da parte di un fornitore di sensori affidabile richiede tempo e può essere impegnativa. Gli ingegneri desiderano una fornitura stabile di sensori con un'ottima stabilità e affidabilità a lungo termine. Inoltre, idealmente desiderano utilizzare sensori ottimizzati per le macchine PAP e in grado di superare il rumore e le interferenze provenienti da ventilatori, motori e fattori ambientali esterni.

Per superare queste sfide, gli ingegneri dovrebbero ricercare la tecnologia in pubblicazioni come Design News e visitare i siti Web dei fornitori per saperne di più su come i loro sensori possono apportare vantaggi alla loro applicazione specifica e scaricare schede tecniche dei prodotti, note applicative e modelli CAD.

Tiratore:La combinazione di due sensori di pressione in un unico dispositivo presenta numerosi vantaggi, tra cui la semplificazione della progettazione della scheda PCB, l'accelerazione della produzione, l'ottimizzazione della catena di fornitura, il miglioramento dell'affidabilità del sistema, la riduzione delle dimensioni del dispositivo PAP e la riduzione del costo complessivo della macchina PAP.

Tiratore: I sensori di pressione sono progettati per misurare piccole variazioni di pressione e qualsiasi rumore esterno o interferenza proveniente da ventole e motori può introdurre errori nelle letture del sensore. Nello specifico, il rumore si sovrappone alla lettura della pressione, provocando eventualmente disagio al paziente a causa delle misurazioni imprecise.