POZİTİF BASINÇLI VENTİLATÖRLER

Pozitif basınçlı ventilatörlerin yapısal özellikleri

a. Güç kaynağı

b. Kontrol sistemleri

c. Ventilatör devreleri

• Günümüzde mekanik ventilasyonda en sık kullanılan ventilasyon tipi hangisidir?

Günümüzde yoğun bakım hastalarında solunum desteği amacıyla rutin kullanılan ventilasyon türü "pozitif basınçlı ventilasyon"dur.  Bu nedenle mekanik ventilasyon konusundaki bilgilerin ağırlığını pozitif basınç kullanımına ait ayrıntılar teşkil eder.

• Pozitif basınç uygulayan bir ventilatör hangi bölümlerden oluşur?

Pozitif basınçlı ventilasyon sağlayan bir  ventilatör aşağıdaki sistemleri içerir:

1. Güç kaynağı

2. İç kontrol sistemi:

   1. Kontrol sistemi

   2. Mekanik sürücü sistem

   3. Kontrol paneli

   4. Çıkış kontrol sistemi

   5. Pnömotik devre

• Güç Kaynağı nedir?

Güç kaynağı ventilatörü çalıştıran sistemdir. Elektrikli, pnömotik veya kombine olabilir.

Elektrikli güç kaynağı ventilatörü çalıştırmak için elektriği kullanır. Elektrik enerjisi başlıca ventilatörü açar ve kapar, motorları, elekromagnetik sistemleri, potensiometreleri, reostatları, körükleri, pistonları, alarm sistemlerini devrede tutar. Tüm bu devreler gaz akımını kontrol eden sistemlerdir. Bu gruba örnek olarak; Emerson 3 -PV ve MA - 1 verilebilir.

Tüm mikroişlemci ventilatörlerde hastaya gaz akımını programlayan elektronik devreler elektrik gücü ile çalışmaktadır. Örneğin Hamilton Veolar ve Drager Evita gibi.

Pnömotik güç kaynağı kompresli gaz kaynağından oluşan bir güç sistemi ile ventilatörü çalıştırır. 50 psig (pounds per square with gauge) gücünde gaz kaynağında oluşan akım bir takım valvler ile azaltılarak hastaya ulaştırılır.

Pnömotik güç kaynağı kullanan ventilatörler pnömotik veya *fluidik prensiplere göre gaz akımını kontrol ederler. Pnömotik sistemde iğne valvler, venturi enjektörleri, fleksibl diyafram, yaylı-körüklü valvler kullanılarak akım kontrol edilir ve inspiratuar, ekspiratuar fonksiyonlar sürdürülür. Bu sistem Bird Mark 7 ile örneklenebilir. Fluidik ventilatörler Coanda etkisi gibi özel prensiplerle mekanik düzenekler kullanmadan gaz kaynağından gelen akımı kontrol etmektedirler. Monaghan 225/SIMV,Ohio medikal 550  örnek ventilatörlerdir.

Güç kaynağı kombine ise hem elektrik hemde 50 psig gücünde gaz kaynağını kullanırlar (Siemens Servo 900 gibi). Bunlarda pnömotik sistem akım oluştururken elektrik sistemi ilgili valvleri çalıştırır.

*:Fluidik etki; Yüksek hızlı sıvı veya gazların dar bir alandan geçirilmesi prensibine dayanır. Gaz veya sıvıların yüzey alanları daraltılırsa içeri ve dışarı arasındaki basınç farkı artacağından gaz veya sıvı fışkıracak ve tüm alanları dolduracaktır. Spreyler bu prensibin en basit örneğidir.

•  Kontrol sistemi nedir?

Ventilatörde kullanıcı tarafından hastaya ulaştırılması planlanan volüme ait parametrelerin ayarlandığı sistemdir. Kontrol sistemi özellikleri farklı ventilatörlerde ayrıcalık gösteririrken şu şekilde özetlenebilir:
“Open loop = Açık halka sistemi”: Kullanıcı tarafından ayarlanan veriler ventilatör tarafından denetlenmeden hastaya uygulanır. Bird Mark 7 gibi (Şekil 5 - 1).

Şekil 5 - 1: Açık-halka sistemi

“Closed loop = Kapalı halka sistemi”: Ayarlanan veriler ventilatör tarafından sürekli olarak denetlenir ve gerekirse düzeltilir. Ayarlanan değerlerin hastaya ulaşmasında bir problem olursa alarm düzeneği ile kullanıcı uyarılır. Veolar, Servo 900C gibi (Şekil 5 - 2).

Şekil 5 - 2: Kapalı-halka sistemi

• Mekanik sürücü sistem nedir?

Bu bölüm ventilatörde hastaya ulaştırılacak inspiratuar gaz akımını oluşturan sistemdir. Bu amaçla birçok sistem geliştirilmiştir. Aşağıda bunlara ait örnekler yer almaktadır:

“Spring-load Bellows = Yay- ağırlıklı körük sistemi”: Bu sistemde hava ve oksijen karışımı bir körük tarafından uçtaki yay sistemine basınç olarak yansır. Bu sırada inspiryum valvi açılır ve hastaya gaz akımı ulaştırılır. Yaylı sisteme ulaşan gaz basıncı yüksektir (>120 cmH2O). Ancak gaz akımı sürekli değildir, ekspiryumda gaz akımı kesilir (Şekil 5 - 3). Bu tip sürücüleri kullanan ventilatörlere örnek olarak Siemens Servo 900 verilebilir. 

Şekil 5 - 3: Yay - ağırlıklı körük sistemi

“High pressure gas or pneumatic system = Yüksek basınçlı gaz veya pnömatik sistem”: Burada yüksek basınçlı gaz 50 psig’lik akımla hastaya ulaştırır. Ancak yüksek iç direnç veya iğne valvler yardımı ile yüksek akım hastaya planlanan volüme indirilir (Şekil 5 - 4). Monaghan 225/SIMV bu tip ventilatörlere bir örnektir.

 
Şekil 5 - 4: High pressure gas or pneumatic system =Yüksek basınçlı gaz veya pnömatik sistem

Pressure - reducing system = Basınç azaltıcı sistem”: Bu tip sürücülerde basınç azaltıcı ara sistemler güç kaynağından gelen yüksek basınçları emniyetli düzeye (<80cmH2O) indirirler. Puritan Bennett PR serisi bu tip sistemlere örnektir (Şekil 5 - 5).

Şekil 5 - 5: Pressure- reducing system = Basınç azaltıcı sistem

Linear Drive Piston=Lineer sürücülü piston”: Burada elektrikli güç kaynağı bir pistonu idare eder. Silindir piston ileri doğru lineer olarak hareket ederken gaz akımını hastaya ulaştırmaktadır (Şekil 5 - 6). Bourns LS104-150 bu ventilatörlere örnektir.

Şekil 5 - 6: Linear Drive Piston=Lineer sürücülü piston

“Rotary Drive Piston = Yuvarlak sürücülü Piston”: Bu sistemde elektrikli güç kaynağı tarafından idare edilen piston ekzantrik hareket etmektedir. Böylece inspiryum süresince gaz akımı sine dalgası şeklindedir. Yani inspiryum başında akım yavaş, inspiryum ortasında maksimum, inspiryum sonunda ise minimumdur (Şekil 5 - 7). Örnek olarak Emerson 3 - MV, Emerson 3 - PV verilebilir.

Şekil 5 - 7: Rotary Drive Piston = Yuvarlak sürücülü Piston

“Venturi Injectors = Venturi enjektörler”: Bu sistemde yüksek gaz akımı özel venturi parçasına gelir. Burada oda havası da sisteme eklenir ve ve akım basınç çemberi aracılığında hastaya ulaştırılır (Şekil 5 - 8). Bird Mark 7 bu tip sürücü kullanmaktadır.

Şekil 5 - 8: Venturi Injectors = Venturi enjektörler

“Blower = Üfürücü sistemler”: Bu sistemde elektrikli motor üfürücü gibi davranan sistemin kaynağıdır. Bir hava temizleyici gibi olan bu sistem sürekli sabit hızdaki basınç kaynağını oluşturur. Bu basınç gaz karışımını körüğe sürükler. Üfürücü yaklaşık 7 psig gücünde yüksek bir basınçla gaz akımı oluştururken bu değer özel bölümlerde 1.8 psig‘ ye kadar düşürülür. Bunlar sabit bir basınç kaynağından hastaya sabit bir gaz akımı oluştururlar (Şekil 5 - 9). MA-1ve2, Bear 1ve 2, Ohio CCV 2/SIMV bu ventilatörlere örnektir.

Şekil 5 - 9: Weighted bellows: Ağırlıklı körük sistemi

“Weighted bellows/ Weighted drive mechanism = Ağırlıklı körük veya sürücü sistemi”: Bu sistemde körük veya pistonun üzerinde yerçekimi etkisi ile hareket eden bir ağırlık mevcuttur. Bu ağırlığın etkisi ile hastaya gaz akımı sağlanır (Şekil 5-9). Chemstron-Gill-1 ventilatörler örnektir.

Şekil 5 - 10: Weighted bellows: Ağırlıklı körük sistemi

• Kontrol paneli nedir?

Kontrol paneli tidal volüm, frekans, inspirasyon zamanı, oksijen konsantrasyonu gibi değerlerin ventilatör tarafından denetlendiği sistemdir. Başlıca akım, zaman, basınç ve volüm denetlenmektedir. Ventilatörlerin sınıflamasında en önemli nokta da hangi parametrenin ağırlıklı kontrol edildiğidir.

• Çıkış kontrol valvleri nelerdir?

Bunlar ventilatör tarafından hastaya ulaştırılan gaz akımını denetleyen valv sistemlerini içerirler. Bu valvler ve özellikleri aşağıda sıralanmıştır.

“Resistance-type veya High-resistance valve = Rezistans tipi veya yüksek rezistans valvi”: Bu valvler oluşturdukları dirençle yüksek basınçlı gaz kaynağınından hastaya ulaşan akımın düşük basınçlara indirilmesini sağlarlar (Şekil 5 - 3). Örneğin Mark 7’de bu valvler kullanılır.

“Proportional valve = Dengeli / Orantılı valv”: Solenoid özellikte mikroişlemci bir sistemdir. Mikro işlemci elektrodinamik motor ile gaz akımını denetleyen pistonu hareket ettirir ve hastaya kontrollü akım ulaştırılır (Şekil 5 -11). Bennett 7200 ve Hamilton Veolar ventilatörler bu tip valv kullanırlar.

Şekil 5 - 11: Dengeli / Orantılı valv

“Stepper motor with valve = Basamaklı motor ve valv sistemi”: Burada bir motor ile yönetilen sistem valvi açıp kapayarak hastaya giden gaz akımını kontrol eder. Siemens Servo 900C, Bird 6400, Bear 5 ventilatörler bu valvi kullanırlar (Şekil 5-11).

Şekil 5 - 12: Basamaklı motor ve valv sistemi:

“Solenoid valv”:

Burada elektrikle oluşturulan magnetik bir güç valv hareketini düzenler. Bu valv gaz karışımı ve hastaya ulaşan gaz akımını denetler. Bear Cub, Ohmeda advent bu tip ventilatörlere örnektir (Şekil 5 -13).

Şekil 5 - 13: Solenoid valv

• Pnömotik devre nedir?

Bu devre tüplerden oluşur ve ventilatörde oluşan gaz akımını hastaya ulaştıran kısımdır. Yani kaynakta oluşan gaz akımı önce iç devrelerden tüplere ulaşır. Buradan da eksternal devre aracılığı ile hastaya verilir.

İç sistemde; eğer gaz akımını direkt olarak veya piston gibi bir aracı ile güç kaynağından hastaya ulaştırıyorsa “tek devreli ventilatör”den söz edilir, Bird Mark 7 gibi. Gaz akımı ventilatör içerisinde önce bir körüğe uğruyor buradan hastaya aktarılıyorsa bu da “iki devreli  ventilatör” olarak tanımlanmaktadır, MA-1gibi (Şekil  5 - 14 ve15).

Şekil 5 - 14:Tek devreli ventilatör

Şekil 15: İki devreli ventilatör

• Eksternal ventilatör devresi hangi sistemleri içerir?

Eksternal devre; ventilatörü hastanın yapay hava yoluna bağlayan sistemdir. Bu sistem; hastaya gaz akımını ulaştıran inspiratuar devre, inspiratuar devre - ventilatör bağlantısı, ekspiratuar hat ve ekspiryum havasını oda havasına açan ekspiryum valvinden oluşur (Şekil 5 - 16). Bu devre üzerinde ayrıca ısıtıcı ve nemlendirici sistemler, termometre, apne veya düşük basınç alarmı, ekspiryum akımını değerlendiren kontrol sistemi, bakteri filtresi ve üst havayolları basıncını denetleyen sistemler bulunabilir.

Şekil 5 - 16: Eksternal ventilatör devresi

Kaynaklar:

1.Kirby RR,Banner MJ, Downs JB (eds):Ventilatory support. 1st Ed Churchill Livingstone Inc,New York,1990,p.63.

2.Smith RA: Respiratory Care: Mechanical. p.2177:In Miller RD(ed) Anesthesia 2nd Ed. Churchill Livingstone,New York ,1986.