SOLUNUM ÖLÇÜM SİSTEMLERİ Organizmanın yaşamını sürdürebilmesi için ortam ile arasındaki gaz alışverişini (O2-CO2) sağlayan sistem solunum sistemidir. İnsan solunum sistemi, hayatta kalabilmek için gerekli olan en kritik yaşamsal sistemlerdendir. Organizma yaşamı için gerekli olan enerjiyi, karbon taşıyan bileşiklerin (besinlerin) oksijen ile yanması (oksidasyon) sonucunda elde eder. Bu oksidasyon sonucunda açığa çıkan son ürünler CO2 ve HO2 dir. Organizmanın iç ortam dengesini koruması demek olan homeostasis gereği açığa çıkan ve kullanılmayan bu son ürünlerin organizmadan atılması gerekir. Bu nedenle canlılar aralıksız oksijen alır ve karbondioksit verirler.

SOLUNUM SİSTEMİ ÖZELLİKLERİ İnsanda ve çoğu hayvanlarda solunum, dış solunum ve iç solunum olmak üzere iki şekilde gerçekleştirilir. Memeli hayvanların ve insanın solunum organları; burun, ağız, bronş, bronşcuk ve alveollerden (hava kesecikleri) oluşan akciğerler, bunlara havayı götüren soluk borusu, göğüs boşluğu ve plevra boşluğu, göğüs ve karın bölgelerini ayıran diyafram, akciğer hacmini değiştiren göğüs kasları, kaburga kemikleri ve bu yapılarla ilgili işlemleri getiren ve götüren sinirlerden ibarettir.

Solunum Sistemi Üzerinde ve Akciğer İşlevleri İle İlgili Yapılan Ölçümler Solunuma ilişkin parametrelerden ancak birkaçı doğrudan ölçülebilmektedir. Bunlar; burun ve ağızdan akış hacmi, ağız, burun ve vücut yüzeyindeki basınç, solunan ve dışarı verilen havadaki gazların konsantrasyonları veya kısmi basınçlar ve sıcaklıktır. Diğer değişkenler bu ölçülebilenlerden elde edilirler.

Maksimum istemli ventilasyon (MİV), bir solunum hacim ölçme cihazı olan spirometre ile ölçülen derin hızlı solumadır. Zorlanarak soluk verme hacmi-1 (ZSVH1), spirometre ile ölçülen hızlı soluk alıp vermedir. Maksimum soluk verme akış hızı (MSVAH), bir akış ölçer olan pnömotakometre ile ölçülen zorlanmış soluk alıp vermedir Hava kesecikleri içi Basınç, bir basınç kayıt cihazı olan vücut pletismografı ile ölçülen hava keseciği basıncıdır. Kan gazı ölçümü, kan gazı analizörü ile ölçülebilen, kandaki O2 ve CO2 gazlarının kısmi basıncıdır. Asit-baz dengesi ölçümü ise bir pH metre ile yapılır ve kandaki CO2 miktarının bir ölçüsüdür

Solunum Algılayıcı ve Akış Ölçerler Diğer birçok ölçme cihazında olduğu gibi solunumla ilgili cihazların da en önemli parçası algılayıcılardır. Hatta çoğunlukla ölçme cihazları algılayıcılardan gelen veriyi kaydetmek dışında önemli bir görev üstlenmez. Belki bazı durumlarda basit bir DC kuvvetlendiriciye gereksinim duyulabilir. O hâlde, algılayıcıları cihazlardan ayrı tutmak pratik olarak çok zordur. Akış ölçer adı verilen ölçü aletleri doğrudan solunum yoluna bağlandığından olabildiğince hava akımına az direnç göstermeli, kolay temizlenebilir ve dezenfekte edilebilir parçalardan oluşmalı, su buharı yoğun olan ortamda çalışabilmelidir. Kullanılan başlıca akış ölçer tipleri; döner pervaneli, ultrasonik, ısıl dolaşım ve farksal basınç akış ölçerleridir.

Isıl dolaşım akış ölçerleri: Metal tel, metal film ya da termistör gibi direnci ısıyla değişen elemanlarla yapılır. Uygun devreler kullanılarak solunum yoluna hemen hemen hiç direnç göstermeyen akış ölçerler yapılabilir. Farksal basınç akış ölçerleri: Solunum yolu üstüne konulan bir hava direncinin iki tarafında oluşan basınç farkının bir basınç fark dönüştürücüsü ile algılanmasına dayanır. Bu tip akış ölçerlerin duyarlılıkları oldukça iyidir. Döner pervaneli akış ölçerleri: Dönen bir pervane vardır. Pervanenin dönüş sayısı ile akış hızı arasında bir ilişki kurulabilir. Ultrasonik akış ölçerler: Alıcı ve verici ultrasonik dönüştürücüler arasındaki hava akışı ile iletim süresinin değişmesi temeline dayanırlar. İletim süresinin yalnızca akış hacmine değil ısıya da bağlı olması kullanımlarını sınırlamaktadır.

Apnea’nın Belirlenmesi Apnea, solunumun geçici olarak (en az 10 s) kesilmesi demektir. Genellikle prematüre bebeklerde 9-16 haftalar arasında görülür. Fark edilmemesi durumunda çocuk ölebilir. Şekil 1-14 apneanın belirlenmesi için kullanılabilecek bir cihazı göstermektedir. Alçak ve yüksek geçiren filtreler, EKG ve empedans işaretlerinin ayrılmasını sağlamaktadır.

Spirometreler

Bu cihazda, su dolu bir tanka yukarıdan baş aşağı asılmış çan biçimli bir kavanoz kullanılır. Ucunda ağızlık bulunan bir hava hortumu su dolu tankın içinden geçirilerek ucu su seviyesinden yüksek ve hava boşluğunda olacak şekilde kavanozun içine yerleştirilir. Çanı tutan ipin diğer ucuna ise bir ağırlık bağlanır. Bu ağırlık atmosferik basınçta çanın ağırlığını tam olarak dengeler. Bu durumda ağızlık yoluyla soluma yapılmadığında, çan da su seviyesinin üzerinde belli bir hacimde durağan olarak kalır. Ancak denek soluk verdiğinde, çanın içindeki basınç atmosferik basıncın üzerine çıkar ve bu da çanı yükseltir. Denek soluk aldığında ise çanın içindeki basınç azalır ve çan aşağıya doğru hareket eder. Çandaki basıncın değişmesi, çan içindeki hacmin de değişmesine neden olur. Bu durum beklenildiği gibi ağırlığın konumunun da değişmesi demektir. Ağırlığa ya da ağırlığı tutan ipe bir kalem bağlayarak hacimdeki değişmeler grafik bir kâğıda kaydedilebilir.

Kütle Spektrometresi Kütle spektrometresi, bir gaz karışımının çeşitli bileşenlerini kütle-yük oranları arasındaki farklarından yararlanarak belirler. Çıkıştan elde edilen işaretler her bir bileşenle orantılıdır. Bileşenleri belirlenecek gaz karışımından bir miktar, çekiş pompasıyla iyonizasyon odasına verilir. Gaz bu hacimde ısıtılmış katottan çıkan ve anoda giden elektronların çarpması sonucu iyonize olur. Pozitif iyonlar bir demet oluşturacak şekilde odaklanır ve bir manyetik veya elektriksel alanın bulunduğu ortama gönderilir. Bu ortamda her bir bileşen ayrı demetler hâlini alır ve farklı kollektörler tarafından toplanarak her bir bileşenin kısmi basıncı ölçülmüş olur.

Soğurma Spektrometresi İster gaz, ister sıvı hâlinde olsun çeşitli kimyasal maddeler, elektromanyetik radyasyon spektrumunun belli bölgelerinde güç soğurumu yapar. Bu soğurum yapısı hem belli molekülleri hem de bu moleküllerin bir karışımdaki molar kırılmasını tanımayı sağlar. Elektromanyetik radyasyon bir gaz ya da sıvı karışımdan geçirildiğinde, belli bir dalga boyunda geçen güç belirlenebilir. Bu, o dalga boyunu emen maddelerin molar yoğunluğu ile ilgilidir. Soğurma spektroskopisi yaklaşımı, geniş bantlı bir enerji kaynağını kullanmakla birlikte yalnız söz konusu maddelere tekabül eden dalga boylarında geçirilen gücü ölçer. Bu yöntem karbondioksit, karbonmonoksit, su buharı ve azot gibi solunum ve anestezide önemli olan bazı gazların molar kırılmasını ölçmeye yönelik aletlerde kullanılır.