Technische & physikalische Grundlagen. Martin Walti Head Development CT / PVS Medela AG

Transkript

1 Technische & physikalische Grundlagen Martin Walti Head Development CT / PVS Medela AG 1

2 Theorie ist, wenn man alles weiss aber nichts funktioniert. Praxis ist, wenn alles funktioniert, aber niemand weiss, warum.. 2

3 Übersicht 1. Einführung 2. Das Vakuum (Unterdruck) 3. Luftfluss-Messung 4. Fluid-Messung 5. Druckregulierung Der Siphon Druckregulierung mit versch. Systemen: Traditionell / Thopaz+ 6. Thopaz+ Komponenten und Funktionen 7. Fragen 3

4 1. Einführung: Ziele Sie wissen was ein Unterdruck ist Sie können Ihren Kollegen erklären wie Thopaz+ den Luftfluss misst Sie verstehen wieso theoretisch der Luftfluss sinkt, wenn der angelegt Druck vermindert wird Sie verstehen wie Thopaz+ die Fluidmenge misst und was die Limitationen sind Sie kennen die Funktionen der wichtigsten Geräte-Komponenten von Thopaz Medela 4

5 2. Das Vakuum (Unterdruck) Relativ 200kPa 1 kpa = 10 cmh2o = 10 mbar Überdruck 0kPa -10kPa kPa Unterdruck (=Vakuum) Absolutes Vakuum 5

6 3. Luftfluss-Messung Der Luftfluss ist das Luft-Volumen, dass durch eine definiert Fläche pro definierter Zeiteinheit fliesst A Luftfluss = A* v [ml/min] A = Fläche v = Geschwindigkeit der Luft v Wenn man den Unterdruck erhöht, verändert dies die Geschwindigkeit der Luft, das bedeutet: Erhöhung von Pset erhöht Geschwindigkeit v erhöht den Luftfluss Verminderung von Pset vermindert Geschwindigkeit v senkt den Luftfluss Darum ist es absolut normal einen Unterschied im Luftfluss zu sehen, wenn der angelegte Unterdruck verändert wird Medela

7 3. Luftfluss-Messung Thopaz+ berechnet den Luftfluss über die Drehzahl des Aggregate und dem gemessenen Unterdruck 7

8 4. Fluid-Messung Fluid (wie Blut, Körpersekrete, etc.) wird normallerweise total gemessen und dann als Flüssigkeitsverlust pro Stunde berechnet (Fluidfluss ml/h) Genau wie für den Luftfluss wird auch der Fluidfluss über das Vakuum getrieben und darum gilt: Erhöhung von Pset erhöht Geschwindigkeit v erhöht den Fluidfluss Verminderung von Pset vermindert Geschwindigkeit v senkt den Fluidfluss Thopaz+ bietet Grafiken zum Fluidfluss (ml/h) und zum totalen Fluid: 8

9 4. Fluid-Messung Hygienische und kontaktlose Fluidmessung mittels kapazitiver Kopplung Kapazitive Kopplung misst die Übertragung von Energie von einem Leiter zu einem anderen Fluid -> gute Übertragung Luft -> schlechte Übertragung Sender und Empfänger Übertragung von Wellen im Frequenzbereich von Radiowellen Kontaktlos durch die Kanister- / Gehäuse-Wand 9

10 5. Druckregulierung: Der Siphon P1 > P2 -> P2 = Unterdruck P2 Fluid welches den gesamten Durchmesser eines Schlauchs füllt, kreiert einen Druckunterschied entsprechend seiner Höhe Dieser Druckunterscheid wird durch die Gravitation kreiert h h1 Geschlossener Behälter (ohne Leck) h2 h3 h4 P1 Fluid Säule Δp (cmh2o) = -h1 + h2+ h3 + h4 atmosphärischer Druck 10

11 5. Druckregulierung mit verschiedenen Systemen Aktive Pleuraldraingen = p suction = p active (+ p Siphon ) Passive Pleuraldrainagen= p passiv = p patient (+ p Siphon ) Das Vakuum wird mittels einer externen Vakuumquelle erzeugt Es ist keine externe Vakuumquelle vorhanden und das Vakuum wird vom Patienten erzeugt Siphoneffekt: In unregulierten (1-Lumen) Systemen kann Flüssigkeit im Schlauch dazuführen, dass der eingestellte Unterdruck nicht erreicht wird Heimlich valve Flutter bag 11

12 5. Druckregulierung mit traditionellen (1-Lumen) Systemen P2=-0.4kPa PPatient = -4 cmh 2 O Druck undefiniert PPatient PSet PSet P1=-1kPa = -10 cmh 2 O Luft Leck Patientenschlauch Vakuum quelle Pleuralspalt h=25cm Druckdifferenz durch vertikale Fluidsäule Fluid h=6cm 1. Das System kann Fluid bzw. einen Siphon nicht selbstständig entfernen 2. Der Patientendruck ist in der Regel kleiner als der eingestellte (gewünschte) Unterdruck. 12

13 5. Druckregulierung mit Thopaz+ PPatient = -10 cmh 2 O PPatient = PSet Messschlauch PSet = -10 cmh 2 O Luft Leck Patientenschlauch P Kan = - 16 cmh 2 O 1. Thopaz+ kompensiert für allfällige Fluidsäulen im Patientenschlauch 2. Der Patientendruck am Katheter entspricht dem eingestellten Unterdruck. 13

14 5. Druckregulierung Zusammenfassung Regulierter Druck Unregulierter Druck Thopaz+ System Traditionelle Systeme Einweg- Ventile misst und reguliert den Druck am Patienten (verbunden mit Wandvakuum) regulieren den Druck im Gerät (im Schwerkraft- Modus) garantieren einen Druck < +2 cmh2o im Gerät garantiert einen Druck < +1-5 cmh2o im Gerät Heimlich Ventil Beutel 14

15 6. Thopaz+ Komponenten und Funktionen: Kanister Überlaufschutzfilter Überdruckventil Gelkammer Einlauföffnung Labyrinth (Verhinderung von frühem Verschließen) Medela 15

16 6. Thopaz+ Komponenten und Funktionen: Schlauch Konnektor mit Membrane zur Verhinderung von Rückfluss Patientenschlauch Messschlauch Dichtring zum Kanister Überlaufschutzfilter Medela 16

17 6. Thopaz+ Komponenten und Funktionen: Gerät Dichtring Pumpen Drucksensor(P1) Einwegventil Aggregat (=Durchfluss-Sensor) Auspuff Spülventil Patienten Drucksensor (P2) Levelsensor PCB (P1, P2, Buzzer, ) Batterie Keypad Diverse Verbindungsschläuche Medela 17

18 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Medela 18

19 Appendix Medela 19

20 Druckregulierung Thopaz+: Schwerkraft- / Physio-Modus 1.5 kpa 1.25 kpa Unterdruck am Patient 1 kpa 0.8 kpa 0.5 kpa Thopaz+ beobachtet nur Thopaz+ erhöht Druck aktiv 20

21 Fluid-Messung Limitationen Es braucht eine minimale Menge Flüssigkeit für eine Messung: 30 ml in 0.3l Kanister 70 ml in 0.8l Kanister 200 ml in 2.0l Kanister Limitationen in der kapazitiven Messung: 1. Schaumentwicklung kann zu einer zu hohen Menge an angezeigtem Fluid führen (vor allem bei Patienten mit grossen Luftlecks) 2. Fluidfilm auf Behälterwand insbesondere nach Mobilisation kann zu kurzzeitigen Peak in der Anzeige führen 21

22 Das Beatmungsgerät (der Respirator) Das Beatmungsgerät ist ein Hilfe zur Unterstützung der Atmung bei unzureichender oder vollständig ausgesetzter Atmung. Ein Beatmungsgerät pumpt in der Regel Luft mit Überdruck in die Lunge und lässt diese dann wieder ab. Dies führt zu einem forcierten Sauerstoffaustausch. Es wird unterteilt in: Invasive Beatmung: tracheotomiert oder intubiert Non-invasive Beatmung: Nasen-, Mund- oder Ganzgesichtsmaske Ausnahme Eisenlunge (arbeitet mit Unterdruck) Medela 22

23 Druck- und Volumen-gesteuerte Beatmung 1. Druck- gesteuerte Beatmung: PIP: Peak-Insperatory-Pressure Das heisst es wird ein maximaler Überdruck gesetzt und es wird bis auf diesen beatmet Die Lunge wird mit soviel Luft aufgeblasen wie es braucht, um den eingestellten Maximaldruck zu erreichen 2. Volumen- gesteuerte Beatmung: Das Atemvolumen wird bestimmt und anhand von diesem wird der Patient beatmet Der Patient kriegt nie mehr als sein normales Atemvolumen eingeflösst Funktioniert nicht bei undichten Lungen Medela 23

24 Druckgesteuerte Beatmung 1kPa PEEP- Beatmung: positiver endexspiratorischer Druck ->Wenn der maximal Druck erreicht wird, wird für ein gewisse Zeit kein Luftfluss in und aus der Lunge mehr zugelassen -> Die Zeit für Sauerstoffaustausch wird verlängert normale PIP-Beatmung PEEP-Beatmung Medela 24

25 Beatmung und Thopaz+ Was passiert mit Thopaz+ bei einem Patienten unter Beatmung mit einer undichten Lunge? 1. Es wird mehr Luft in die Lunge geblasen als rauskommt. 2. Im Pleuralspalt kann dies zu positiven Drücken führen. Thopaz+ versucht diesen Überdruck abzubauen um ein Vakuum aufzubauen 3. Je mehr Thopaz+ wegsaugt, um so mehr Luft pumpt der Ventilator Medela 25

26 Beatmung und Thopaz+ vs. Alarm 301 kontrolliert ob vorne beim Katheter noch mindestens 20% des eingestellten Vakuums erreicht wird. Ist dies für mehr als eine Minute nicht der Fall wir der Alarm ausgelöst Medela 26

27 Beatmung und Thopaz+ Massnahmen: 1. Patientendruck tief einstellen (z.b. Schwerkraft-Modus) 2. Klare Kommunikation, dass der Fehler 301 nicht heisst, dass es ein Leak im System gibt, sondern durch die Kombination von Beatmung, grossem Leak und Thopaz+ ausgelöst wird 3. Thopaz+ macht seine Arbeit und funktioniert Achtung: Da Thopaz+ wie ein Einwegventil funktioniert kann bei Überdruck im Pleuralspalt Luft durch das System oder das Überdruckventil hinausgedrückt werden. ->Flowanzeige kann in diesem Fall abweichen von den Werten auf dem Beatmungsgerät Medela 27

28 Atemerkennung: Konventionelle Systeme und Thopaz+ Druck in kpa Durchschnittliche Druckunterschiede bei gesundem Erwachsenen: kpa Medela 28

29 Atemerkennung: Konventionelle Systeme x Medela 29

30 Atemerkennung mit Thopaz+: Atmungsindikator Vorgehen: 1. Kein Flow? (Flow < 20 ml/min FW1.11 / Flow = 0 ml/min FW1.20) 2. Luftfluss Graph-Mode (drei Mal) 3. Patient soll tief Ein- und Aus-atmen über mehrere Atemzyklen 4. Wenn Pfeile synchron mit Patient -> Katheter OK! Vakuum Zeit (s) Gefiltertes Vakuum Patienten Vakuum Anzeige Atemindikator Medela 30

31 Spezielle Anwendungen: Kann man zwei Thopaz+ an einer Lunge anhängen? Grundsätzlich läuft man Gefahr, dass die beiden Pumpen sich sozusagen bekämpfen: Das heisst die eine Pumpe erhöht das Vakuum und die andere lässt Luft rein Darum ist es wichtig wenn man zwei Thopaz+ an einer Lunge anhängt, dass man das Vakuum auf den gleichen Wert stellt 31

32 Spezielle Anwendungen: Wenn ich eine Drainage an beiden Lungen brauche, was tun? Es ist wichtig, dass man Thopaz+ nur an einer Lunge anhängt. Wenn man ein Problem mit der Drainage hätte, kann so die Andere weiter die Sauerstoffzufuhr sicherstellen. Darum immer zwei Pumpen verwenden wenn beide Lungen betroffen sind. 32

33 Absolutes und relatives Vakuum 1 kpa = 10 cmh2o = 10 mbar Absolut 301.3kPa Relativ 200kPa Überdruck 101.3kPa 0kPa 91.3kPa -10kPa Unterdruck (=Vakuum) Absolutes Vakuum 0kPa kPa Absolutes Vakuum 33

34 101.3kPa =>0 m.ü.m. Druck auf Meereshöhe Absoluter Druck Relativer Druck 0 kpa => 0 m.ü.m. 70 kpa => 3000 m.ü.m. 30 kpa => 3000 m.ü.m.. 0 kpa Absolutes Vakuum 100 kpa Absolutes Vakuum 34

35 Druck auf 3000 m. ü. M. Absoluter Druck Relativer Druck 101.3kPa =>0 m.ü.m. 70 kpa => 3000 m.ü.m. 0 kpa => 3000 m.ü.m. 0 kpa Absolutes Vakuum 70 kpa at 3000 m.ü.m. = Absolutes Vacuum 35

36 Example 2 Technische & physikalische Grundlagen Total fluid (ml) Digital recording by Thopaz + Start of Thopaz + calculation am 9 am 10 am 11 am 12 am 1 pm NOW 1:40 pm 65 Time 90 Fluid flow (ml/h) h -5h -4h Medela -3h -2h -1h NOW 1:40 pm 36

37 Example 2 Technische & physikalische Grundlagen Total fluid (ml) Digital recording by Thopaz + Start of Thopaz + calculation 10 minutes later am 9 am 10 am 11 am 12 am 1 pm NOW 1:50 pm 75 Time 95 Fluid flow (ml/h) h -5h -4h Medela -3h -2h -1h NOW 1:50 pm 37