Sensing technologies for flow, pressure and user commands on a handheld unit in a resuscitation device

The present thesis identifies the electronic technologies for the future development of a handheld unit. This device should be used during neonatal pulmonary resuscitation. It will be composed by a sensor to measure the flow and pressure at the airways opening and by a touch sensing system in order to set ventilation parameters. The MEMS technology process allows to produce a single sensor to measure flow and pressure. This solution could be used to evaluate the neonatal respiratory system impedance by the Forced Oscillation Technique (FOT). The accuracy of a MEMS prototype sensor was evaluated with reference to the respiratory impedance calculation by applying the Least Mean Square Method. Capacitive technology represents the most suitable solution to realize the touch sensors, which should be used in resuscitation. The use of electronic control components allows the implementation of keys and sliders. These could be used in the presence of water, blood and humidity, or rather in an environment strictly exposed to disinfection controls. A rapid touch system prototype was developed to evaluate the functionality of the capacitive technology and to define the calibration process. Finally, a protocol was implemented for communication between the handheld device and a monitoring central unit, which will be located in the delivery room.

Il presente lavoro di tesi identifica le tecnologie elettroniche per lo sviluppo futuro di una "Handheld unit”, per la rianimazione polmonare neonatale. Il dispositivo sarà composto da un sensore per la misura di flusso e pressione all’ingresso delle vie aeree del neonato, e da un sistema per il rilevamento del tocco, che consentirà di settare i parametri di ventilazione. Il processo tecnologico MEMS consente di produrre un unico sensore per la misura del flusso e della pressione. Tale soluzione può essere utilizzata per la valutazione dell’impedenza del sistema respiratorio del neonato, tramite la Tecnica delle Oscillazioni Forzate (FOT). E’ stata valutata l’accuratezza di un prototipo di sensore a MEMS in riferimento al calcolo dell’impedenza respiratoria tramite Metodo dei Minimi Quadrati. Per la realizzazione di sensori di tocco da impiegare nella pratica clinica della rianimazione la tecnologia capacitiva risulta la più adatta. L’uso di componenti elettronici di controllo consente l’implementazione di tasti e cursori da utilizzare in presenza di acqua, sangue e umidità, in ambiente soggetto a rigorosi protocolli di disinfezione. E’ stato realizzato un prototipo rapido per il rilevamento del tocco per valutare le funzionalità della tecnologia capacitiva e definire un processo di calibrazione. Infine è stato implementato un protocollo per la comunicazione tra la “Handheld unit” e un’unità centrale di monitoraggio che sarà presente in sala parto.