より優れた PAP マシンを構築する方法

ダフネ・アレン 2023 年 6 月 29 日

気道陽圧 (PAP) 治療装置は、米国で睡眠時無呼吸症候群に対処している約 3,000 万人の多くの治療に広く使用されています。 CPAP (持続気道陽圧) 装置が最も一般的です。 多くの PAP マシンは通常、患者が在宅で使用します。つまり、患者の治療遵守を促進するには、システムが簡単かつ快適に使用できる必要があります。

遵守することが課題でした。 20 年間にわたる CPAP 遵守のデータレビューによると、遵守率は 30 ～ 60% の範囲です。 デバイスの性能は、患者のアドヒアランスを促進する、または阻害する役割を果たしている可能性があります。 ある研究では、多くの要因が「さまざまな原因から生じる不快感に関連している」ことがわかりました。

デバイスのエアフローと圧力は、これらの要因のうちの 2 つである可能性があります。 センサーは、患者の呼吸を監視し、機械の空気の流れをそのような呼吸パターンと同期させる上で重要な役割を果たします。 たとえば、Superior Sensor Technology がホワイト ペーパー「睡眠時無呼吸症候群の治療における圧力センサーの重要性」で説明しているように、「最も効果的なエアフロー センサーは、非常に高速なフィードバック ループを備えています (システムにファンの調整をより迅速に指示するため)。患者が吸入/呼気している)、ファンやモーターからのノイズを効果的に遮断でき (エラー率を低減するため)、パフォーマンスを低下させることなく複数の圧力をサポートでき、非常に強力な信号を保証する高分解能レートを備えています。 -ノイズ（SNR）比。」

Design News は、Superior Sensor Technology の共同創設者兼 CTO である Tim Shotter に、これらのセンサーとメーカーがより優れた PAP システムを構築する方法についていくつかの質問をしました。

射撃者: PAP マシンには、気流、気圧、温度などのさまざまな機能を監視および/または調整するための数種類のセンサーが含まれています。 これらの機能を規制しないと、機械は適切に動作せず、ユーザーに危険を及ぼす可能性があります。

圧力センサーは、空気の流れと気圧を監視するために使用されます。 たとえば、二段階気道陽圧 (BiPAP) 装置では、圧力センサーが患者の呼吸を監視します。 これらのシステムには、患者の圧力を制御するゲージ圧センサーと流量測定用の差圧センサーの 2 つの圧力センサーが必要です。 具体的には、圧力センサーが患者の呼吸を監視し、信号を機械に送信して、患者が息を吐き出すときに加えられる圧力を下げ、患者が吸い込むときに再び圧力を上げます。 吸入時と呼気時に加えられる圧力を調整すると、患者はより快適になり、呼気中に BiPAP 装置と「戦う」必要がなくなります。

射撃者:信頼できるセンサー ベンダーからの革新的なソリューションを調査して見つけるには時間がかかり、困難な場合があります。 エンジニアは、非常に優れた長期安定性と信頼性を備えたセンサーの安定供給を望んでいます。 さらに、理想的には、PAP マシンに最適化され、ファン、モーター、および外部環境要因から発生するノイズや干渉を克服できるセンサーを利用したいと考えています。

これらの課題を克服するには、エンジニアは、Design News などの出版物でテクノロジーを調査し、ベンダーの Web サイトにアクセスして、センサーが特定のアプリケーションにどのようなメリットをもたらすかを詳細に学び、製品データ シート、アプリケーション ノート、および CAD モデルをダウンロードする必要があります。

射撃者:2 つの圧力センサーを 1 つのデバイスに組み合わせると、PCB 基板設計の簡素化、製造のスピードアップ、サプライチェーンの合理化、システムの信頼性の向上、PAP デバイスのサイズの小型化、PAP マシンの全体コストの削減など、いくつかの利点が得られます。

射撃者:圧力センサーは圧力の小さな変化を測定するように設計されており、外部ノイズやファンやモーターからの干渉によってセンサーの読み取り値に誤差が生じる可能性があります。 具体的には、圧力測定値にノイズが重畳され、不正確な測定により患者に不快感を与える可能性があります。