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Tecnologie cubiche di rilevamento dei gas per applicazioni mediche

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Il rilevamento dei gas è un campo relativamente maturo: sul mercato esistono diverse tecnologie di rilevamento dei gas, tutte con i propri vantaggi e svantaggi.

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Con una dedizione ventennale allo sviluppo di tecnologie di rilevamento dei gas, Cubic, produttore internazionale di sensori e analizzatori di gas avanzati, ha accumulato diverse piattaforme tecnologiche di rilevamento mature, tra cui l'infrarosso non dispersivo (NDIR), la spettroscopia di assorbimento laser a diodi sintonizzabile (TDLAS) e le tecnologie a ultrasuoni. Dalla misurazione della concentrazione di gas e del volume d'aria al monitoraggio della pressione o della portata in tempo reale, le piattaforme Cubic possono essere applicate a un'ampia gamma di esigenze del settore medico.

I sensori di gas NDIR funzionano in base al principio NDIR secondo cui alcuni gas assorbono la luce infrarossa a lunghezze d'onda specifiche. Il rilevatore cattura e quantifica l'assorbimento degli infrarossi a queste lunghezze d'onda e, attraverso un'analisi algoritmica incorporata nel software, valuta con precisione la concentrazione del componente gassoso. Nelle applicazioni mediche, i sensori di gas NDIR emettono luce infrarossa attraverso una camera di campionamento contenente il gas target, tra cui anidride carbonica (CO2), metano (CH4) e monossido di carbonio (CO). La quantità di luce infrarossa assorbita è correlata alla concentrazione del gas, consentendo misurazioni accurate. Cubic ha sviluppato il modulo sensore EtCO2 mainstream CM2201 per monitorare la concentrazione di CO2 alla fine della respirazione e la frequenza respiratoria, e il sensore DLCO Gasboard-2050 per misurare la capacità di diffusione del monossido di carbonio nei polmoni.

La tecnologia TDLAS utilizza un laser "sintonizzabile" per emettere luce a precise lunghezze d'onda assorbite da gas specifici. Nel contesto delle applicazioni mediche, i sensori di gas TDLAS misurano l'intensità dell'assorbimento della luce per rilevare e quantificare con precisione i gas, compreso l'ossigeno (O2), con tempi di risposta rapidi ed elevata affidabilità. Grazie a questi vantaggi, la tecnologia TDLAS rappresenta un'alternativa superiore ai tradizionali metodi di rilevamento paramagnetico dell'ossigeno in varie applicazioni mediche. Cubic ha progettato il sensore di ossigeno Gasboard-2510 per la misurazione accurata della concentrazione di ossigeno.

I sensori di flusso di gas a ultrasuoni adottano la tecnologia di rilevamento a ultrasuoni e il principio del TOF (tempo di volo) per misurare sia la portata che la composizione del gas in gas binari, il che comporta il monitoraggio e l'analisi dei cambiamenti delle onde acustiche mentre attraversano una miscela di gas.

I sensori di flusso di gas a ultrasuoni sono in genere dotati di una coppia di trasduttori a ultrasuoni che svolgono una doppia funzione, ciascuno in grado di emettere e ricevere segnali a ultrasuoni. Posizionati in punti distinti lungo il percorso del flusso di gas, questi trasduttori inviano impulsi ultrasonici avanti e indietro. La portata del gas viene calcolata attraverso la differenza di tempo della trasmissione delle onde ultrasoniche.

Inoltre, poiché la velocità del suono differisce tra i vari gas, le misure della velocità con cui un impulso ultrasonico attraversa il gas possono essere utilizzate per misurare con precisione la composizione del gas.

In ambito medico, i sensori di flusso di gas a ultrasuoni possono essere applicati in dispositivi come spirometri e generatori di ossigeno, dove forniscono misure precise sia della composizione del gas che della portata. Cubic offre sia il sensore per gas di ossigeno della serie Gasboard-7500 che quello della serie Gasboard-8500FS, offrendo opzioni per soddisfare le diverse esigenze di misurazione della portata di gas di ossigeno. Inoltre, le soluzioni di rilevamento per spirometria di Cubic, Gasboard 7020 e Gasboard 7021, possono fornire una lettura rapida e accurata dei parametri respiratori critici per spirometri ospedalieri e residenziali.