在臨床中,醫用呼吸機會根據患者的病情、生命體征、血氧飽和度等指標,通過肺動力學參數監測隨時調整支持壓力,氧氣供應量,并依靠伺服反饋控制系統,利用優化算法保持供氣與患者呼吸同步。這套復雜系統對穩定性的要求也很高,無論是壓力驅動系統、患者回路、過濾器還是閥門,任何零部件發生故障,呼吸機都可能失靈,進而危及患者生命,所以需要在專業醫療機構中使用。
而家用呼吸機,基本都是無創呼吸機,使用條件相對簡單,可以視作醫用呼吸機的“簡化普及版”。家用呼吸機比較便攜,方便攜帶和治療,家用呼吸機主要構成部分由馬達,主板,流量傳感器,濕化器,面罩和管路。
家用呼吸機用于緩解病人睡眠過程中的打鼾、低通氣和睡眠呼吸暫停,中輕度呼吸衰竭和呼吸功能不全者,從而達到輔助治療目的,通常用于家庭環境,也可用于醫療機構。主要有:家用呼吸支持設備、睡眠呼吸機、睡眠無創呼吸機、持續正壓呼吸機、雙水平無創呼吸機、正壓通氣治療機等。
而呼吸機中最重要的參數監測便是氣體流量的監測,流量監測多功能呼吸機一般在呼氣端裝有流量傳感器,以監測呼出氣的潮氣量,并比較吸入氣的潮氣量,以判斷機器的使用狀態、機械的連接情況和病人的情況。也有的呼吸機應用呼氣流量的監測數據來反饋控制呼吸機。
呼出氣潮氣量可監測病人實際得到的潮氣量。在環路泄漏的定容量通氣,特別是定壓通氣中,有一定的價值。有的呼吸機甚至用此數據饋控吸氣壓力,還可提供給微電腦計算其順應性。
呼出氣分鐘通氣量可通過流量的濾波(即把呼氣流量平均,可得到呼出氣的分鐘通氣量)或由潮氣量、呼吸時間來計算。前者反應慢,后者反應快﹔前者可有分立元件實現,后者必須采用微電腦計算。由于每次呼出氣的潮氣量與呼吸時間均可能有變化,每次計算出的數據變化較大,一般是將3~6次呼吸平均后作為呼出氣的分鐘通氣量。該數據可作為控制分鐘的指令通氣的關鍵數據,也可作過度通氣與通氣不足報警,還可作管道導管接頭脫落或窒息等報警監測。流量傳感器可以安裝在病人的Y型接管處,缺點是增加了一定量的死腔量,優點是可用一個傳感器同時監測吸入與呼出氣的流量。
而氣體流量是通過流量傳感器去監測的,對于家用呼吸機和便捷式呼吸機來說,對于流量傳感器的要求也是非常高的,特別是體積方面,小型呼吸機的內部空間有限,同時也對性能方面也有要求,需要有2%以上的高精度監測,和超快的響應速度,并且消毒殺菌方面也是有要求的。
ISWEEK官網上有一款專門合適的應用在醫療領域,特別是呼吸機方面的流量芯片傳感器,其體積如芯片大小只有5 mm x 3.5 mm x 0.2 mm。ISWEEK公司品牌AFE-01的流量芯片,是歐洲原始生產廠家代工的公司。采用MEMS技術流量傳感器。擁有引以為傲的高級別靈敏度,可以精確檢測達到0.001m/s的氣體流速變化。AFE-01流量傳感器由四個鉑薄膜電阻組成,基于流速的函數,通過了解熱傳遞,可以從維持恒定溫度所需的電壓補償量來確定流速。同時AFE-01流量芯片因為體積小且耐高溫(-20°C~150°C的工作環境),很好的溫度補償電路。產品如下圖:
主要參數性能如下:
體積非常小,雙流向檢測、檢測小質量物體的流動、簡單的信號處理電路和標定、完全固定的機械元件、優異的重復性、優異的長期穩定性、適用于多種行業或安裝到不同外殼、最優的性價比。如圖:
特性:測量原理:熱量原理
檢測量程:0 m/s ~1 m/s (半橋模式)
0 ml/min ~50 ml/min (半橋模式), 管徑大約1 mm
0 m/s ~100 m/s (CTA模式)
0 l/min ~5 l/min (CTA 模式), 管徑大約 1 mm
靈敏度:0.001 m/s
精 度:< 2%測量值(取決于電路和標定)?
響應時間:T63% < 0.5 S?
溫度范圍:-20…… +150 °C
電氣連接:絕緣漆包銅線 (一般長度25 mm)
加熱元件:RH (25°C) = 34Ω± 10%
檢測元件:Rs_i (25°C) = 425Ω±10%
參考元件:RR (25°C) = 710Ω± 10%
供電電壓:一般為 2~5 V(取決于氣體流速)
審核編輯黃宇
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