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La solución de detección de oxígeno TDLAS de Cubic ofrece un control fiable y a largo plazo del oxígeno para los sistemas de ventilación

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Cómo el sensor de oxígeno láser cúbico permite una monitorización precisa y estable del O₂ en entornos respiratorios dinámicos

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Retos en la medición del oxígeno en los sistemas de ventilación modernos

El control preciso del suministro de oxígeno se considera un requisito esencial de rendimiento en los sistemas de ventilación modernos, en los que la fracción de oxígeno inspirado (FiO₂) debe regularse con precisión y supervisarse de forma continua en un amplio rango de funcionamiento. Los errores en el suministro de oxígeno, ya sea por un suministro insuficiente o excesivo, pueden dar lugar a riesgos clínicos como la hipoxemia o la exposición excesiva al oxígeno, lo que puede contribuir al estrés oxidativo y a la lesión pulmonar asociada. Sin embargo, en condiciones reales de funcionamiento, la concentración de oxígeno no es estática, sino que se ve afectada continuamente por las variaciones de flujo, la mezcla de gases y los ajustes de control.

En estas condiciones dinámicas, la medición del oxígeno se convierte en una tarea en la que el tiempo es un factor crítico y la estabilidad es fundamental. Las rápidas fluctuaciones en el caudal y la composición de los gases exigen que los sensores respondan con rapidez, manteniendo al mismo tiempo una precisión constante, sin verse afectados por las vibraciones, los cambios ambientales o las interferencias de otros gases y la humedad.

Esto impone mayores exigencias a la detección de oxígeno dentro del sistema, especialmente en aplicaciones que requieren una monitorización fiable en tiempo real.

Solución avanzada de detección de oxígeno TDLAS de Cubic para aplicaciones médicas

Los métodos convencionales de detección de oxígeno, incluido el análisis paramagnético del oxígeno, se han utilizado ampliamente en los sistemas de ventilación; sin embargo, en entornos operativos cada vez más dinámicos, se están explorando tecnologías de detección alternativas para satisfacer los requisitos cada vez más exigentes en cuanto a capacidad de respuesta, precisión y estabilidad.

En respuesta a las crecientes exigencias de precisión y fiabilidad de los sistemas de ventilación de alta gama, Cubic, fabricante líder de sensores y analizadores de gases, ha desarrollado el Gasboard-2512, un sensor de oxígeno compacto basado en láser diseñado específicamente para aplicaciones médicas, que ofrece una medición de oxígeno estable y de alta precisión en entornos respiratorios dinámicos.

• Principio de medición óptica de alta selectividad
Basado en la tecnología de espectroscopia de absorción con láser de diodo sintonizable (TDLAS), el Gasboard-2512 mide la concentración de oxígeno detectando la absorción de una longitud de onda láser que absorben específicamente las moléculas de oxígeno, lo que permite una medición precisa del oxígeno en mezclas complejas de gases respiratorios con una gran resistencia a las interferencias de otros gases y de la humedad.

• Respuesta rápida para la monitorización en tiempo real
En la ventilación mecánica, las condiciones de los gases respiratorios cambian continuamente con cada ciclo respiratorio, lo que hace que la monitorización del oxígeno respiración a respiración sea esencial para la gestión del paciente en tiempo real y la retroalimentación del sistema.

Con un tiempo de respuesta de 200 ms (a 250 ml/min), el Gasboard-2512 es capaz de seguir los cambios en la concentración de oxígeno respiración a respiración, lo que permite una monitorización precisa y en tiempo real de la FiO₂ en condiciones respiratorias dinámicas.

• Funcionamiento sin calibración y estabilidad a largo plazo
La longitud de onda del diodo láser del Gasboard-2512 se mantiene estable a lo largo del tiempo, ya que viene determinada por las propiedades físicas del material semiconductor. La estabilidad inherente de la longitud de onda garantiza que el sensor mantenga un rendimiento constante en la detección de oxígeno a lo largo de su vida útil sin necesidad de recalibraciones periódicas. Por el contrario, las tecnologías de detección convencionales que se basan en componentes mecánicos o sensibles a la temperatura están sujetas a desviaciones en su rendimiento con el paso del tiempo, lo que requiere recalibraciones programadas para mantener la precisión de las mediciones, lo que aumenta la complejidad del mantenimiento y el tiempo de inactividad del dispositivo.

• Diseño resistente a las vibraciones para aplicaciones móviles y clínicas
Al tratarse de un dispositivo óptico de estado sólido, el Gasboard-2512 no contiene componentes móviles ni suspendidos mecánicamente. El rayo láser atraviesa el gas de muestra a lo largo de una trayectoria óptica fija, y la medición no se ve afectada por perturbaciones físicas ni variaciones de orientación. Esto hace que el Gasboard-2512 sea adecuado para su uso en ventiladores de transporte y otras aplicaciones en las que no se puede garantizar la estabilidad mecánica, condiciones en las que las tecnologías de detección que dependen de conjuntos suspendidos mecánicamente son propensas a la inconsistencia en las mediciones.

• Diseño compacto para una fácil integración médica
Teniendo en cuenta los requisitos de espacio de los respiradores y las máquinas de anestesia modernos, el Gasboard-2512 se ha desarrollado para integrarse a la perfección en las plataformas de dispositivos médicos. Con unas dimensiones de 45 × 31 × 30,5 mm, el sensor se adapta a requisitos de espacio reducidos sin comprometer el rendimiento de la medición, lo que lo hace adecuado tanto para plataformas de respiradores fijos como portátiles. La salida digital a través de UART permite la interfaz directa con los controladores principales del sistema sin necesidad de acondicionamiento adicional de la señal.

A medida que los sistemas de ventilación siguen avanzando, el rendimiento de los componentes de detección individuales cobra cada vez más importancia para la fiabilidad general del sistema y los resultados de los pacientes. Con una vida útil de más de 10 años, el Gasboard-2512 está diseñado para seguir siendo una parte estable y fiable de ese sistema a lo largo de todo el ciclo de vida operativo de los dispositivos a los que da servicio.

Por qué elegir Cubic

Con más de dos décadas de experiencia en tecnología de detección de gases, Cubic ha desarrollado una amplia experiencia en plataformas de medición NDIR, TDLAS y ultrasónicas. La base de las tecnologías de detección desarrolladas internamente garantiza que productos como el Gasboard-2512 se fabriquen sobre una base técnica contrastada, con un rendimiento de medición y una fiabilidad a largo plazo validados a través de una amplia experiencia en aplicaciones en entornos médicos y sanitarios.

La fabricación propia por parte de Cubic de los sensores principales y los componentes clave, combinada con un riguroso control de calidad en el montaje óptico, la calibración y la integración electrónica, garantiza la coherencia y la trazabilidad en todas las fases de la producción.

Para los fabricantes de dispositivos médicos que deseen integrar la detección precisa de oxígeno en plataformas de ventilación, Cubic ofrece modelos flexibles de colaboración OEM y ODM respaldados por capacidades integradas verticalmente. La tecnología TDLAS de desarrollo propio, el montaje óptico interno, la calibración y la integración electrónica proporcionan una base de fabricación controlada, mientras que los equipos de diseño de hardware y desarrollo de software facilitan la adaptación a interfaces, factores de forma y arquitecturas de sistema específicas de cada cliente. Desde la validación de prototipos hasta la producción a gran escala, el equipo de ingeniería de Cubic colabora con sus socios para cumplir con los estándares de rendimiento y trazabilidad exigidos en el desarrollo de dispositivos médicos, lo que permite acelerar el tiempo de comercialización sin comprometer la calidad de las mediciones.