圧力センサーが喘息患者をどのように支援しているか

Jun 16, 2023

2018 年 4 月 19 日

11:10

喘息のよく知られた治療法である定量吸入器 (MDI) によって投与される抗炎症薬は、正しく投与された場合に非常に効果があることが知られています。 残念ながら、医療専門家はよく知っているように、喘息吸入器の使用に関する厳格なガイドラインを患者が順守しているかどうかは非常にばらつきがあります。

北アイルランドに本拠を置く健康関連機器のメーカーである SmartAir は、喘息患者の吸入器使用に関するデータを記録し、ユーザーが吸入技術を向上させるための独習を可能にする「コンプライアンス スコア」を提供する Airbrio を開発しました。

Airbrio の呼吸管理テクノロジーの中心には、First Sensor が提供する正確で堅牢な差圧センサーが搭載されています。 この応用例では、Airbrio の運用と、SmartAir が技術を導入するのに成功した圧力センサーの重要な特性について説明します。

患者の一貫性のない誤った吸入

MDI の取扱説明書には、標準的な喘息薬を投与するための適切なプロセスが明確に記載されています。 正しいテクニックでは、MDI の吸気チャンバーを完全に排気し、全投与量を肺に運ぶために、一定時間にわたってゆっくりと安定して深く吸入する必要があります。

明らかに、医師や看護師は、投与が必要なときに常に患者の側にいることができません。患者による MDI の使用は通常、監督されていません。 そのため、患者が最初に MDI を投与されたときに吸入技術を適切に習得できなかった場合、MDI の使用に悪い習慣がついた場合、または適切な吸入の要件の 1 つ以上を忘れた場合、これまでユーザーに警告する方法はありませんでした。彼らの間違いに。 これは、患者も医師も、MDI から各一服の薬剤のごく一部しか受け取っていない可能性があることを知らないことを意味します。

明らかに、これらのリスクは、薬剤が患者にとって有効であるか適切であるか、または処方された用量の量についての医師の判断に悪影響を及ぼします。

MDI の使用における一般的な障害には次のようなものがあります。

簡易警告灯システム

SmartAir は、センシングおよびエレクトロニクス技術とシンプルなユーザー インターフェイスを組み合わせています。 Airbrio は標準的な MDI および市場をリードするスペーサー デバイスとともに使用でき、患者の吸入に関するデータを記録します。

AIRBRIOは標準MDIで使用可能

次に、記録されたデータをユーザー向けの「信号機」スタイルのガイドに変換します。正しく吸い込むと、Airbrio ユニットのユーザーの視線に直接緑色のライトが表示されます。 吸入速度が最適レベルを下回ると、ライトがオレンジまたは赤に変わります。 薬剤投与プロセスが正しく完了すると、ライトは「停止」信号も表示します。

Airbrio にはスマートフォン アプリケーションへの Bluetooth ワイヤレス リンクが含まれており、これにより患者と医師は、ユーザーの実際の MDI 使用量と規定頻度の経時的な比較、および各 MDI 使用の吸入スコアを簡単に追跡できるようになります。

正確な差圧測定

Airbrio の動作の鍵は、外部から吸気チャンバーを通って患者の気道に入る空気の流れを正確に感知することです。

これを達成するために、Smartair は差圧センサーの使用を決定しました。吸入中の大気に対する吸気チャンバー内の気圧の低下を経時的に測定することで、システムは吸入される空気の量と気流の速度を計算できます。 。 SmartAir が開発したアルゴリズムは、記録されたデータをリアルタイムの誘導灯とオンラインのコンプライアンス スコアに変換します。

圧力検知機能を提供するために、SmartAir は First Sensor の LDE シリーズ統合差動センサー モジュールを選択しました。 LDE シリーズのモジュールは、DIP スルーホール パッケージとして、またはユーザーの基板上に組み立てるための表面実装ユニットとして提供されます。 これらは工場で完全に校正されており、温度補償が組み込まれています。

Airbrio の設計では、アナログ (可変電圧) 出力を備えたバージョンが使用されていますが、シリアル ペリフェラル インターフェイスを介したデジタル出力も利用できます。

Airbrio 設計における LDE シリーズの魅力は、まずその使いやすさでした。モジュールにはホスト デバイスのチューブに接続するための 2 つのポートがあらかじめ用意されており、追加の外部電子部品は必要ありません。

SmartAir がセンサーを選択したもう 1 つの重要な理由は、センサーの高性能です。センサーは、広いダイナミック レンジにわたる高感度と精度を兼ね備えています。

SmartAir の Airbrio の設計は、あらゆる年齢の患者の使用に適している必要があるため、これらの属性が必要でした。これにより、大人用と子供用の 2 つの別々のモデルを開発するコストを回避できます。

しかし、単一の設計を実装するのはより困難です。エアブリオは、成人が深く息を吸い込んだときに生じる吸気チャンバー内の比較的大きな圧力降下と、軽い吸気によって生成されるはるかに小さな圧力降下のデータを記録できなければなりません。小さな子供。

また、Airbrio プロセッサーが吸入空気量の値に変換する、記録された経時的な圧力変動は、少なくとも ±5% の保証された合計精度を維持する必要があります。 これはシステム レベルの値であるため、システム内の他の場所でのエラーやノイズに対してある程度のヘッドルームを提供するには、センサーだけの精度バジェットが必要です。

SmartAir が選択したセンサー モジュール LDES250B のアナログ出力は、0 Pa ～ ±250 Pa のフルスケール測定範囲にわたって ±0.75% を超える精度を維持します (図 2 を参照)。 精度に対する温度変化の影響は、5°C ～ 55°C の範囲で最大 ±1.75% に制限されます。

Airbrio がユーザーの吸入技術の向上に貢献

Airbrio は現在運用中であり、その「信号機」UI と関連スマートフォン アプリにより、ユーザーは MDI の使用をリアルタイムで管理し、医師による定期的なレビューのためにオンライン記録を長期にわたって保存できるようになります。

SmartAir の共同創設者兼最高技術責任者であるジム・ハーキン博士は、「SmartAir は新興企業であり、当社の成功は高品質で画期的な製品を迅速に市場に投入できるかどうかにかかっています。」と述べています。 First Sensor モジュールは、この目標の達成に役立ちました。電気的にも機械的にも Airbrio に統合するのが非常に簡単であっただけでなく、その優れた精度により、システム設計の残りの部分で作業するための大きなノイズ バジェットが得られました。システム内の他のコンポーネントの選択と使用に対する優れた柔軟性。」

2018 年 4 月 19 日

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