Martinović Dragoljub, Stefanović Hana: BIOMEDICINSKI UREĐAJI

10. IKUBATOR ZA PREVREMENO ROĐENU DECU

Inkubator za prevremeno rođenu decu je uređaj sa sterilnim prostorom u kojem se kontroliše temperatura, vlažnost i koncentracija kiseonika za intenzivnu negu nedonoščadi i slabo razvijene novorođenčadi.

Nedonošče je dete rođeno pre roka od devet meseci, odnosno dete koje se rodi sa manje od 2,7 kilograma težine. Takvoj deci su potrebni posebni životni uslovi i medicinska nega za razvoj. Inkubator je sredina koja omogućava dijagnostiku, terapiju i intenzivnu negu nedeonoščadi.

10.1. Projektantski zahtevi za konstrukciju inkubatora

Projektantski zahtevi za konstrukciju inkubatora proizilaze iz zdravstvenih

potreba prevremeno rođenog deteta i odnose se na regulaciju temperature, vlažnosti i koncentracije kiseonika vazduha pod haubom pod koju se smešta nedonošče, kao i maksimalnim smanjenjem buke koju proizvodi sistem za cirkulaciju vazduha.

Kod nedonoščadi još nije, kao kod odraslih, rezvijen sopstveni homeostatski sistem koji održava temperaturu tela na 37oS. Za preživljavanje nedonoščadi potrebno je obezbediti sredinu sa temperaturom koja omogućava da toplotni gubici deteta budu minimalni. Sredina u kojoj se nalazi nedonošće treba da bude toplija od one u kojoj se odrasele osobe prijatno osećaju. Zahtev je da se nedonoščetu obezbedi životni prostor sa temperaturpom iznad 30oS i da se temperatura sredine može podešavati u opsegu od 32oS do 37oS. Asko bi se temperatura u porodilištu ili u posebnom odelenju za nedonoščad podigla do 37oS to bi bilo nepodnošljivo za medicinsko osoblje. Takvo rešenje ne dolazi u obzir jer bi bilo teško održavati propisanu sterilnost i vlažnost sredine koja ima veliku zapreminu.

Za boravak i negu nedonoščeta projektuje se specijalna hauba inkubatora koja obuhvta zapraminu manju od 100 litara u kojoj se kontrolišu temperatura, vlažnost i koncentracija kiseonika vazduha. Stavljanje deteta pod haubu sa ograničenom zapreminom rešava zahtev za sterilnost i regulaciju temperature, ali i nameće strog zahtev da se detetu mora obezbediti siguran dotok svežeg vazduha. Dete bi brzo potrošilo kiseonik ispod zatvorene haube i stvorilo uslove da se uguši u slučaju da nema dotoka svežeg vazduha, a za bolesnu decu i dodavanja kiseonika – oksigenacije. Prinudnom cirkulacijom svežeg vazduha preko specijalnog električnog grejača i ventilatora ostvaruju se neophodni mikroklimatski uslovi za život prevremeno rođenog deteta. Sistem za ubacivanje svežeg vazduha mora da bude najpouzdaniji kontrolisani podsistem inkubatorskog sistema.

Neizbežna potreba da se hauba inkubatora provetrava, odnosno da se ubacuje svež i izbacuje ustajali vazduh, stvara dodatni zahtev za jačim grejačem. U haubu se preko mikrobiološkog filtra za prečišćavanje ubacuje vazduh prostorije od oko 20 oS a iz haube ističe vazduh zagrejan do 37 oS. Grejač zbog cirkulacije vazduha treba da bude veće snage ali i da mu temperatura ne bude veća od propisane. Postoji zahtev da temperatura grejača ne pređe maksimalno dozvoljenu vrednost od 300oS zbog opasnosti eksplozije od mogućih para alkohola za dezinfekciju. Grejač ima relativno velike dimenzije i grejne površine zbog temperaturnih ograničenja i zahteva za povećanom snagom.

Temperatura deteta u inkubatoru zavisi od temperature vazduha unutar inkubatora kao i od sposobnosti samog deteta da stabilizuje i održava svoju temperaturu.

154

Martinović Dragoljub, Stefanović Hana: BIOMEDICINSKI UREĐAJI

Inkubator treba da obezbedi sistem za održavanje temperatura kože deteta održava u opsegu 36°S - 37°S. Merenje telesne temperature vrši se pomoću termičke sonde koje se postavlja na stomak bebe.

U haubi inkubatora potrebno je obezbediti merenje temperature vazduha u opsegu 25°S - 38°S, i temperature kože u opsegu 35°S - 39°S, kao i podešavanje temperature vazduha u opsegu 35°S - 39°S, kao i podešavanje temperature kože u opsegu 36°S - 37°S.

Početno zagrevanje vazduha sredine ispod haube inkubatora treba da je što kraće i temperatura na ležaju što ujednačenija.

Potrebna vlažnost vazduha inkubatora ostvaruje se isparavanjem sterilisane destilovane vode. Relativna vlažnost vazduha unutar inkubatora može se podesiti kontinualno u granicama 50% - 90% i zavisi od dotoka svežeg vazduha. Nivo relativne vlažnosti inkubatora zavisi od relativne vlažnosti ambijenta u kome radi inkubator. Tačan procenat vlažnosti ne može se uvek unapred postaviti već se mora izvršiti merenje baždarenim higrometrom.

Relativna vlažnost treba se može podešavati u opsegu 50% - 90%. Inkubatorski sistem treba da obezbedi mogućnost povećanja koncentracije kiseonika

u vazduhu pod haubom inkubatora. Potrebna koncentracija kiseonika se može postići dodavanjem kiseonika dodavati iz centralnog razvoda instalacije za kiseonik ili lokalno iz boce sa kiseonikom. Dodavanje kiseonika se mora kontrolisati što iziskuje merenje i regulaciju dotoka kiseonika. Neadekvatno dodavanje kiseonika može da bude opasno po bebu.

Kod projektovanja inkubatora postavlja se zahtev da buka u inkubatoru bude što manja. Buka potiče od ventilatora za ubazivanje svežeg vazduha i strujanja vazduha. Potrebno je i da brzina vazduha iznad dečijeg ležaja pod haubom inkubatora bude minimalna.

10.2. Funkcionisanje inkubatora za prevremeno rođenu decu

Inkubator za privremeno rođenu decu sastoji se iz tri podsistema i to: mehanički,

električni i elektronski. Mehanički podsistem inkubatora sadrži kutiju sa ležajnom površinom i haubom. Električni posistem inkubatora sadrži motor ventilatora i grejač. Elektronski podsistem sadrži kontroler sa senzorima, indikatorima,

upravljačkim i alarmnim elementima, Funkcionisanje inkubatora za prevremeno rođenu decu može se objasniti pomoću

blok šeme prikazane na slici 10.1. Inkubator se napaja električnom energijom iz mrežne instalacije naizmeničnog

napona 230 volti i 50 herca. Nnkubator sadrži transformator i ispravljač koji obezbeđuje jednosmerne napone za napajanja elektronskog podsistema.

Kontroler upravlja automatizuje funkcionisanje inkubatora na osnovu zadatih vrednosti, signala dobijenih sa senzora i upravljačkih organa kojima se reguliše temperatura, vlažnost i kiseonik. Mikroklima u inkubatoru koju karakteriše određene temperatura, vlažnost i koncentracija kiseonika održava se sistemom grejanja, ovlaživanja i prinudnom cirkulacijom vazduha.

Svež vazduh ili smeša vazduha i kiseonika usisava se neprestano kroz biološki mikrofilter. Spoljašnji vazduh meša se sa smešom gasova koja je već u haubi i u komoru za mešanje. Smeša se posle dogrevanja i ovlaživanja ubacuje u haubu

155

Martinović Dragoljub, Stefanović Hana: BIOMEDICINSKI UREĐAJI

inkubatora, gde se ravnomerno raspoređuje iznad ležaja. Pomoću ventilatora stalno se u inkubator usisava približno ista količina smeša oko 30 litara/min. Uduvavanje vazduha stvara mali nadpritisak u inkubatoru i životnom prostoru nedonoščeta ispod haube. Taj mali nadpritisak deluje sa unutrašnje strane na zidove i otvore na haubi sprečavajući da spoljašnji vazduh ulazi u inkubator van onog koji ulazi vučen ventilatorom kroz mikrobiološki filtar. Na taj način stvara se potpuna bakteriološka izolacija deteta od spoljašnje sredine.

Sl. 10.1. Blok-šema inkubatora

Sa dobrom kontrolom rada grejača, može se postići velika preciznost u održavanju zadate temperature u stacionarnom režimu rada, a isto tako omogućava, dok su otvori na inkubatoru otvoreni, minimalni pad temerature. Temperatura se u inkubatoru reguliše praćenjem temperature vazduha unutar haube inkubatora i praćenjem temperature kože deteta. Puštanje inkubatora u rad ima fazu postizanja stacionarnog stanja koja je potrebna za postizanje radne temperature, odnosno zagrevanje inkubatora na određenu temperaturu, oko 32°S. Beba se polaže u inkubator kada on uđe u stacionarno stanje i postigne zadatu temperaturu.

Kad je razlika temperature unutar inkubatora temperature vazduha pređe određenu kritičnu vrednost, najčešće 12oS, na unutrašnjoj strani haube inkubatora kondezovaće se voda. Ukoliko je temperaturna razlika manja od kritične neće se pojaviti kondezacija, što ne znači da je vlažnost u inkubatoru manja, već da temperaturna razlika nije dovoqna da bi se voda kondezovala. Treba preduzeti mere opreza prilikom zamene vode ili dolivanja u rezervoar da ne bi došlo do zagađenja vode, što može da ima za posledicu infekciju deteta.

156

Martinović Dragoljub, Stefanović Hana: BIOMEDICINSKI UREĐAJI

Inkubator ima alarmni sistem koji zvučnim i vizuelnim signalom upozorava na nepregularane pojave unutar inkubatora. U slučaju alarmantnih stanja upravljačka jedinica reaguje na određeni, adekvatan način aktivirajući mere zaštite.

Alarm za prekoračenje temperature vazduha ispod haube se koristi pri početnom zagrevanju inkubatora i aktivan je sve dok se u inkubatoru ne dostigne temperatura od 28°S. Indikacija ovog alarma je zvučna i vizuelna. U slučaju prekomernog povećanja temperature vazduha isključuje se napajanje grejača. Akustički signal alarma može da se isključi – “resetuje”, dok vizuelni signal ostaje aktivan sve dok se ne uspostavi normalno stanje.

Temperaturna sonda koja je postavljena nezavisno od sonde temperature vazduha i kože deteta, meri temperaturu unutar inkubatora i kad ona dostigne 38°S aktivira se alarmni uređaj, a električni grejač se ostavlja bez napajanja dok ventilator i dalje radi. Ponovno aktiviranje grejača je moguće tek po smanjenju temperature ispod 38°S.

Alarm za odstupanje od podešene temperature vazduha aktivira se u slučaju da je temperatura u inkubaturu različita (od +1.5°S do -3°S) od zadate temperature.

Alarm sonde za kožu aktivira se u slučaju nepravilnog rada sonde za kožu. Nepravilan rad sonde za kožu nastaje u slučaju kada nije dobro priključena u odgovarajući rek, nije dobro prikopčana na dete, kabal sonde u prekidu, kabal sonde u kratkom spoju.

Alarm pri nestanku struje se javlja ukoliko dođe do prekida napajanja iz električne mreže. U tom slučaju reaguje alarm koji dobija napajanje iz baterije.

10.3. Konstrukcija inkubatora za prevremeno rođenu decu

Konstrukcija inkubatora se razlikuje zavisno od proizvođača iako treba da

zadovolje iste osnovne tehničke zahteve i sadrži osnovne komponente i to: haubu sa mogućnošću pristupa detetu, ležaj, sistem za ubacivanje svežeg vazduha sa filtrom i ventilatorom, grejač i kućište sa elektronskim sistemom. Konstruktivni prikaz elemenata jednog inkubatora dat je na slici 10.2.

Konstrukcijski detalji jednog inkubatora, proizvođača “Ohio Medecal Products”, prikazani su na slici 10.2. Svi sastavni delovi su projektovani i izrađeni od specijalnih materijala definisanih standardima za medicinsku opremu.

Hauba inkubatra se izrađuje od pleksiglasa, klirita. Kroz otvore na stranama prilazi se detetu. U cilju lakšeg održavanja mikroklime nova generaciaja inkubatora ima duple zidove.

Ležaj inkubatora je pokretljiv, može da se izvlači i podiže u različite položaje. Neki modeli inkubatora, unutar ležaja imaju kasetu za rendgen film.

Kućište inkubatora je prostor sa rezervoarom za vodu i elektronskim sistemom. Upravljački sistem inkubatora čini elektronski sistem koji upravlja radom inkubatora

i održava zadate parametre u propisanim granicama: temperaturu, vlažnost, koncentracija kiseonika, alarme.

Rezervoar za vodu u inkubatoru služi za skladištenje sterilisane destilovane vode koja se koristi u procesu ovlaživanja smeše vazduha i kiseonika. Uobičajena zapremina rezervoara je oko dve litre.

Filter za vazduh sprečava da nečistoće u vazduihu prostorije koji se usisva uđu u inkubator. To se posti`e upotrebom filtera, ~ija ispravnost uti~e na pravilan rad inkubatora. Predviđeno je da se filtar povremeno menja.

157

Martinović Dragoljub, Stefanović Hana: BIOMEDICINSKI UREĐAJI

Preteći uređaji i pribor inkubatora čine boce sa kiseonikom i pratećom aparaturom za doziranje kiseonika, stalak za infuziju, lampa za foto terapiju, nosač monitora.

Sl. 10.2. Konstruktivni elementi jednog inkubatora

Primer cirkulacije vazduha kod jednog inkubatora i jedno rešenje grejača sa ventilatorom i kontrolerom prikazani su na slici 10.3, su primeri konstrukcije savremenih inkubatora dati su na slici 10.4.

U svetu postoji desetak proizvođača inkubatora. Među njima se ističe nemačka firma Dräger, italijanska Izoleta i američka Ohio Medical Products. Domaća

158

Martinović Dragoljub, Stefanović Hana: BIOMEDICINSKI UREĐAJI

elektronska industrija proizvela je na inicijativu doktora Aleksandra Marijanovića seriju izvanrednih inkubatora ALMA konstruktora Miletić Miroljuba.

Sl. 10.3. Cirkulacija vazduha unutar haube jednog inkubatora, i prikaz konstrukcije grejača jednog inkubatora

Sl. 10.4. Primeri konstrukcije savremenih inkubatora

Kontrolna pitanja

1. Šta predstavlja inkubator za prevremeno rođenu decu ? 2. Šta je to nedonošče i koje su mu osnovne odlike ? 3. Koji su osnovni tehnički zahtevi kod projektovanja inkubatora? 4. Kako funkcioniše inkubator za prevremeno rođenu decu? 5. Šta se alarmira kod inkubatora za prevremeno rođenu decu? 6. Šta čini konstrukciju inkubatora za prevremeno rođenu decu? 7. Koji su prateći uređaji inkubatora?

159