Cảm biến áp suất sử dụng trong nghiên cứu là cảm biến kiểu tụ SCC05DN (Honeywell Inc.). Phạm vi phát hiện là từ áp suất −100 cmH2O đến +100 cmH2O với độ chính xác 0,5%. Các mạch được thiết kế để để số hóa và khuếch đại tín hiệu do áp suất cảm biến dựa trên nguyên tắc được gọi là “mạch cầu Wheastone”, trong đó những thay đổi nhỏ vềbiên độ có thể dẫn đến trong một sự khác biệt lớn vềđiện áp đầu ra (Hình 2.1). Nó là một mạch khuếch đại để tăng cường thu thập tín hiệu từ thiết bị.
Hình 3.8 Sơ đồ thiết kếcơ bản của mạch đo và khuếch đại tín hiệu áp suất
Bộ phát hiện bọt khí bằng áp suất bao gồm: một thiết bị đo áp suất được cấu hình để đo áp suất giữa bình hút chân không và bình van một chiều; một thiết bị phát hiện bọt khí được cấu hình để phát hiện sự xuất hiện của bọt khí được tạo ra trong bình van một chiều dựa trên dao động áp suất được đo bằng thiết bị đo áp suất. Thiết bị này sẽđo áp suất giữa bình hút chân không và bình van một chiều, việc có bọt khí hay không sẽđược phát hiện dựa trên sựthay đổi của áp suất này, do đó có thể phát hiện rò rỉ không khí ở màng phổi của bệnh nhân mà không cần quan sát thấy bọt khí trong bình van một chiều. Sau đó lưu trữ dữ liệu về thời gian bệnh nhân bị tràn khí màng phổi cũng như đưa các cảnh báo lên màn hình hiển thị.
25
Hình 3.9 Vịtrí đặt cảm mạch theo dõi áp suất
Trong nghiên cứu trên động vật, sử dụng dụng cụ phẫu thuật nội soi lồng ngực để tạo ra tổn thương phổi một cách nhân tạo dẫn đến rò rỉ khí rõ rệt. Áp lực cơ bản trước và sau khi chấn thương phổi nhân tạo là khoảng 10 cmH2O. Sau đó, hệ thống hút dẫn lưu đã được chuẩn bị để theo dõi và ghi lại tình trạng của con vật. Sự thay đổi áp suất ban đầu rất lớn và sau đó giảm dần, làm giảm mức độ dao động của tín hiệu mà cảm biến thu được như trên hình 2.3.
Hình 3.10 Áp suất theo thời gian theo dõi trên động vật có phổi bị tràn khí
Trong nghiên cứu trên động vật, áp suất thay đổi sau khi phổi đã bị cắt để tạo ra rò rỉ khí đã được theo dõi. Do được thở máy nên áp suất màng phổi luôn ở mức dương. Ban đầu, áp suất mạnh lên trên 16,5 cmH2O và dao động nhanh. Sau khi liên tục theo dõi trong 900 giây, mức độdao động giảm từ từ (hình 3.10).
Sau gần một vài giờ, biên độ dao động là tối thiểu, cho thấy rằng rò rỉ không khí đã được cải thiện và phổi dần dần nở ra. Ngay cả khi kiểm tra tổng thể cho thấy hoàn toàn không có hiện tượng tràn khí màng phổi, sự thay đổi áp suất vẫn còn rõ ràng. Những thay đổi đã giới hạn trong phạm vi hẹp như hình 3.11.
26
Hình 3.11 Hình ảnh tín hiệu thu được khi không có tràn khí màng phổi
Do đó, tín hiệu từ cảm biến áp suất thời gian thực có thể được xem như một phần bổ trợ cho hệ thống dẫn lưu màng phổi bằng cách cung cấp chính xác và khách quan về thời gian xảy ra tràn khí màng phổi cũng như mức độ hồi phục khi bị tổn thương phổi của bệnh nhân.
Có ít nhất hai ưu điểm khi thêm thiết bị theo dõi áp suất vào hệ thống dẫn lưu hiện tại. Đầu tiên là có thể xác định một cách trực tiếp phạm vi dao động của áp suất. Bởi vì phạm vi dao động áp suất tương quan trực tiếp với mức độ giãn nở của phổi, sự theo dõi trực quan là một phương pháp đáng tin cậy để đánh giá sự phục hồi của bệnh nhân. Ngay cả khi bệnh nhân về nhà với hệ thống dẫn lưu, nếu có thiết bị cảm biến áp suất, bệnh nhân vẫn có thể tự đánh giá sự hồi phục của mình tại nhà. Ưu điểm thứ hai là xác định rõ ràng thời điểm chính xác khi phổi đã hoàn toàn hồi phục, nghĩa là thời điểm mà sựdao động của áp suất không còn nữa. Sự chính xác về điểm mà phổi đã giãn nở đầy đủ cho phép bác sĩ lâm sàng rút ống dẫn lưu sớm hơn với sự chính xác cao.
Phương pháp phát hiện bọt khí sử dụng cảm biến áp suất dựa vào sự thu nhận tín hiệu áp suất được đo ở giữa bình hút chân không và bình van một chiều. Việc có bọt khí hay không sẽđược phát hiện dựa trên sựthay đổi đột ngột của áp suất thu được này. Tín hiệu thu được sẽ được lưu trữ về thời gian bệnh nhân bị tràn khí màng phổi cũng như đưa cảnh báo lên màn hình hiển thị.