選擇適合的傳感器，改進(jìn)睡眠呼吸機的效率、精度和可靠性，增強患者的舒適度

 【導(dǎo)讀】睡眠呼吸暫停，俗稱打鼾，是困擾許多人的一種病癥，這對他們的睡眠造成了很大的影響。治療這種疾病，對醫(yī)療設(shè)備制造商來說是一項挑戰(zhàn)。本文立足于解決這一問題，主要分析了用于睡眠呼吸設(shè)備中的多種傳感器解決方案，并解釋了它們之間的差異，為醫(yī)療設(shè)備制造商提供有價值的技術(shù)見解。

讓全世界數(shù)百萬患者非常擔(dān)心的睡眠呼吸暫停綜合癥，俗稱打鼾，是指在睡眠過程中反復(fù)出現(xiàn)呼吸停止，有時每晚可達(dá)數(shù)百次之多，通常每次的時間達(dá)到一分鐘甚至更長。如果放任不管，會導(dǎo)致記憶力下降和體重失衡，還會造成高血壓及心腦血管疾病。由此帶來的睡眠不足和疲勞感，還可能是導(dǎo)致工傷事故和機動車交通事故的元兇。

常用的治療方法之一是使用正壓呼吸 (PAP) 機。病人睡眠時戴上一種特制面罩將一定壓力的空氣送入病人鼻孔以免發(fā)生窒息狀況。這種呼吸機有三種形式：

CPAP(持續(xù)式正壓呼吸機)，持續(xù)不斷供給一定壓力的空氣。這種正壓能夠防止睡眠期間因上氣道塌陷而造成的上氣道阻塞，使患者能夠自由呼吸，避免呼吸暫停。

Auto-PAP(自動正壓呼吸機)，可測量患者呼吸時的阻力，并按此阻力的大小而調(diào)節(jié)空給空氣所需的壓力，以保證每次呼吸都暢通無阻。

Bilevel PAP(雙水平正壓呼吸機)提供兩種壓力：吸入正壓和呼出正壓。

圖片注釋：睡眠呼吸機上使用的傳感器，可幫助控制氣流、壓力、濕度和溫度，以及穩(wěn)定的電機控制。

適用于睡眠呼吸機的傳感器類型

圖片注釋：典型的睡眠呼吸機會用到氣體質(zhì)量流量傳感器、磁傳感器、濕度傳感器、溫度傳感器和壓力傳感器。

睡眠呼吸機上會用到多種類型的傳感器，以此監(jiān)測和幫助控制氣流、壓力、濕度與溫度，同時支持穩(wěn)定的電機控制。

氣體質(zhì)量流量傳感器

圖片注釋：霍尼韋爾Zephyr氣體質(zhì)量流量傳感器支持線性輸出，較之基礎(chǔ)型氣流傳感器的原始輸出，更為直觀，省去了輸出線性化的麻煩，節(jié)約了睡眠呼吸機制造商的時間與成本。

此類傳感器監(jiān)測患者的呼吸狀況，然后在患者開始呼氣時發(fā)送信號通知睡眠呼吸機以降低風(fēng)扇的速度，減少患者呼氣時的阻力，以免患者覺得呼吸時好像自己在跟機器“對抗”而產(chǎn)生不適感。

睡眠呼吸機使用氣體質(zhì)量流量傳感器來檢測呼吸循環(huán)，令患者感到更為舒適，因此比沒有此項功能的機器更為常用。

用在睡眠呼吸機中的氣體質(zhì)量流量傳感器需要提供高分辨率和精確的傳感能力，以便感應(yīng)較弱的氣流變化，更精準(zhǔn)地控制輸送給患者的空氣流量。這些傳感器需要能夠精確測量提供的空氣流量，并感知氣流的存在與否。

另一個重要的考慮事項是功耗。低電壓損耗使得睡眠呼吸機可由電池供電，這賦予患者更大的使用靈活性和自由度。

最后要說明的是，在患者試圖入睡時，應(yīng)控制睡眠呼吸機電機發(fā)出的噪音，這一點很重要。電機噪音或嗡嗡聲過大都會影響患者睡眠，這與睡眠呼吸機的初衷相悖。如果壓降(壓降等于傳感器的電阻)靈敏性過高，電機工作就比較費力，因此需要氣體質(zhì)量流量傳感器和相對較低的壓降，否則將會增加噪音且縮短電機的使用壽命。

壓力傳感器

低壓電路板安裝型壓力傳感器，可用在上文中提到的所有三種PAP機器中，用來監(jiān)測提供給患者的氣流壓力。在為睡眠呼吸機選擇壓力傳感器時，請考慮穩(wěn)定性長久、小巧尺寸且功耗低的產(chǎn)品，以及是否能夠提供最低壓降，因為這事關(guān)降低噪音和振動，是確保患者晚間舒適睡眠和高配合度的重要事項。

磁傳感器

為使電機順暢運轉(zhuǎn)，睡眠呼吸機采用了風(fēng)機系統(tǒng)來冷卻電機組件。磁傳感器支持穩(wěn)定的電機控制，這能夠減少由風(fēng)機系統(tǒng)產(chǎn)生的噪音和振動。除了提高能源效率和提供穩(wěn)定運行外，這些傳感器還因外形小巧，得以實現(xiàn)睡眠呼吸機產(chǎn)品結(jié)構(gòu)緊湊、自動化和較低裝配成本的設(shè)計理念。

濕度傳感器

濕度傳感器可用于提供令患者感到舒適的暖濕氣流。當(dāng)向氣流中加入濕氣時，必須對其進(jìn)行監(jiān)測與控制。濕度傳感器與測量氣流濕度的微控制器配合使用，并與調(diào)節(jié)濕度的控制器相互協(xié)調(diào)，確保氣流具有恰當(dāng)?shù)臐穸人健?/p>

溫度傳感器

對于溫度感應(yīng)而言，睡眠呼吸機制造商可以從能為患者提供暖濕氣流以提高呼吸舒適度的感測元件中選擇。暖濕空氣還有助患者減少因吸入干燥的冷空氣而導(dǎo)致的嗓子疼。

分立式熱敏電阻通常會直接安裝在氣流通路中，以檢測氣流溫度。傳感器與檢測氣流溫度的微控制器配合使用，并與控制和調(diào)節(jié)氣流溫度的控制器交互。

制造商可選擇使用熱敏電阻裝配自身的傳感器探測系統(tǒng)，或者也可使用小巧、易于安裝的溫度探測組件來定位熱敏電阻元件在待測介質(zhì)中的位置，并保護(hù)熱敏電阻免受損壞。探測組件還能保持熱氣或流體直接、均勻地流過熱敏電阻，從而準(zhǔn)確感應(yīng)溫度。