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「技术」详解呼吸机中常用的传感器技术


呼吸机在现代临床医学中作为能人工替代自主通气功能的有效手段 ， 已普遍用于各种疾病所致的呼吸衰竭、大手术期间的麻醉呼吸管理、呼吸支持治疗和急救复苏中 ， 在现代医学领域内占有十分重要的位置 。
全球疫情持续发酵 ， 让呼吸机在国外成为仅次于口罩和厕纸的“急需品” 。 昨天为大家介绍了呼吸机中使用的流量传感器（文章链接：需求大增！救命的呼吸机全球紧缺！） ， 其实在呼吸机中通常会用到以下七类传感器 。
01气体流量传感器
此类传感器监测患者的呼吸状况 ， 然后在患者开始呼气时发送信号通知睡眠呼吸机以降低风扇的速度 ， 减少患者呼气时的阻力 ， 以免患者觉得呼吸时好像自己在跟机器“对抗”而产生不适感 。 呼吸机使用气体质量流量传感器来检测呼吸循环 ， 令患者感到更为舒适 ， 因此比没有此项功能的机器更为常用 。
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炜盛F1031微流量传感器
用在呼吸机中的气体质量流量传感器需要提供高分辨率和精确的传感能力 ， 以便感应较弱的气流变化 ， 更精准地控制输送给患者的空气流量 。 这些传感器需要能够精确测量提供的空气流量 ， 并感知气流的存在与否 。
另一个重要的考虑事项是功耗 。 低电压损耗使得呼吸机可由电池供电 ， 这赋予患者更大的使用灵活性和自由度 。 最后要说明的是 ， 在患者试图入睡时 ， 应控制呼吸机电机发出的噪音 ， 这一点很重要 。 电机噪音或嗡嗡声过大都会影响患者睡眠 ， 这与呼吸机的初衷相悖 。 如果压降（压降等于传感器的电阻）灵敏性过高 ， 电机工作就比较费力 ， 因此需要气体质量流量传感器和相对较低的压降 ， 否则将会增加噪音且缩短电机的使用寿命 。
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02 血氧传感器
血氧传感器可帮助医生诊断睡眠呼吸暂停 。 测量血氧浓度是衡量睡眠期间呼吸效率的重要信号之一 。 有时患者完成呼吸动作 ， 但不吸入足够的氧气进入肺部 ， 因此血液中的氧气浓度显著降低 。 血氧传感器包括专用光电元件和完整的传感器解决方案 。 脉搏血氧饱和度测量（SpO2）产品系列包括可重复使用的指夹式探头 ， 软硅胶指套探头和一系列一次性传感器组件 。
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03压力传感器
在呼吸机中压力传感器主要是将气道压力转化为差动信号 ， 并将测量值交给电路MCU准确做出吸气和呼气判断 。 之后由MCU发出指令控制进气泵 ， 增大或者减小管道压强 。 使患者呼吸自然顺畅 ， 不会产生抵触感 。
测量呼吸压力对于系统运作至关重要 。 操作期间 ， 带泵的呼吸机可检测到呼吸压力的变化和振动 ， 如打鼾 。 呼气期间的二氧化碳水平可以使用差压传感器进行计算 。 通过使用可以测量2英寸水柱压力差的差压传感器 ， CPAP系统可以更好地了解患者的二氧化碳输出以调节输入压力 。
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04压电薄膜传感器
压电薄膜特别适合用于监测生命体征 ， 既可直接贴附在皮肤上 ， 也可通过中间层进行耦合 。 压电薄膜具有极薄的横截面（厚度为28μm - 110μm） ， 柔软 ， 非常耐用 ， 具有化学惰性 ， 可承受高达85°C（特殊工艺时125°C）的温度 。 压电薄膜用于睡眠呼吸暂停诊断设备和CPAP设备 ， 以帮助医生和患者了解呼吸状况 。 有节奏的呼吸是良好睡眠的关键指标 ， 压电薄膜可通过测量呼吸过程中的振动来检测睡眠状态 。
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