Yetişkin ve çocuk solunum modelleyen solunum simülatör tasarımı

Abstract

Bu tezde, mekanik olarak yapay solunum simülatörü tasarlanmış, üretilmiş ve solunan ilaçların, nebulizatör ve inhaler testi için kalibre edilmiştir. Bu sayede test aşamasında kullanıcılara zararlı olabilecek kimyasalların solunumu önlenmiştir. Ayrıca kullanıcıların farklı solunumlarından kaynaklanabilecek ölçüm değerleri de önlenmiş olacaktır. Simülatörün güvenirliği ve uygulanabilirliğini arttırmak amacıyla farklı solunum parametre ve programlamaları da eklenmiştir. Simülatörün başlıca farkı tasarımdadır. Elektronik devre ve yazılımla kontrol edilen step motor yardımıyla lineer hareket eden hava piston elde edilmiştir. Bu hava pistonuyla, değişik hava üfleme kapasiteleri olma amacıyla farklı varyasyonlar tasarlanmıştır; bunlar da; hacim kontrollü, sinüs akış ve sinüs hacimli solunum türleridir. Cihaz belli sayıda döngüyü tamamlayıp ölçüm için beklemeye geçmektedir. Simülatörün kalibrasyonu tamamlanmış ve bu da biyomedikal laboratuvarındaki akış kontrol cihazıyla test edilmiştir. Simülatör, laboratuvar ortamında testlere tabi tutulmuştur. Öncelikli testler cihaza, giriş yapılan hacim ile cihazın verdiği hacimlerin karşılaştırılması olmuştur. Bu ölçümler Fluke VT mobile test ile yapılmıştır. Ayrıca akış grafikleri de karşılaştırılmıştır. Girişi yapılan hacim ile çıkışı olan hacim arasında en az %0,2 hata tespit edilmiş, en fazla da %5,7 hata tespit edilmiştir. Ayrıca simülatör ile Omron A3 nebulizatör EN 13544 Annex CC2'ye göre test edilmiş ve 0,25 ml aerosol çıktısı ölçülmüştür. Bu değer Omron A3 kullanım kılavuzundaki 0,5 aerosol çıktısında daha düşük ölçülmüştür. Tezin sonucu olarak simülatör EN 13544'deki tüm testleri yapabilecek kapasitededir.

In this thesis, a mechanical breathing simulator is developed, constructed, tested and calibrated for the experimental use of medical devices such as nasal drug products, nebulizers and inhalers. The aim of the simulator is to protect users from inhaling hazardous materials, and also performance of the simulator is not affected by the users' breathing conditions. In order to increase reliability, the simulator has different flow pattern capabilities to match different devices.The design of the simulator uses a mechanical air piston, which is air thigh, controlled by a program for creating different types of volume-flow diagrams in order to be applicable for different breath patterns.Volume control, sine flow and sine volume breath patterns are programmed and the user can choose any of them with the desired volume for each.These flow patterns can provide relative comparison of individual respirators by measuring the performance under the same breathing conditions, which gives better results for repeatability.The calibration and testing of the simulator has completed by connecting to a flow measuring device in lab. The tests are done to measure the volume error between input volumes set by user and output volumes provided by the simulator. Also respiratory rates, inhalation time, exhalation time and inhalation to exhalation ratios are measured. Test results showed that the simulator for volume; gives minimum 0,04 /% error and maximum 3,52% error respectively, also for the respiratory rate minimum 0,67% error and maximum 5,44% error was calculated . Also a test was completed according to EN 13544 to measure aerosol output of Omron A3 nebulizer. Aerosol output of nebulizer was measured as 0,25 ml. The study showed that, the simulator can be used for testing nebulizers, CPAP devices and also inhalers and nasal drug products.