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压力、流量传感器在呼吸机等医疗设备中的应用

时间:2020-03-12 来源:上海允申科技 点击次数:

传感器在呼吸机等医疗设备中扮演着重要角色,它们负责将监测到的物理值(例如气道压力、流量、温度、湿度等)按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出,以满足医疗设备对相关信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。从而可以使医务人员通过利用专业的医疗设备对患者进行病情诊断和相关救治工作。


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。特别是在近日,一场突如其来的新型冠状病毒感染引起的肺炎中充分体现了呼吸机的作用。

呼吸机是一种能够起到预防和治疗呼吸衰竭,减少并发症,挽救及延长病人生命的至关重要的辅助医疗设备。

Sensepa压力传感器SDNA系列可用于高流量呼吸机

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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Sensepa高精度压差传感器


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。

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高精度的传感能力,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***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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霍尼韦尔HAF系列气体质量流量传感器



霍尼韦尔 Zephyr? HAF 系列传感器为指定的满量程流量范围及温度补偿范围内读取气流数据提供一个数字界面。隔热加热器和温度感应元件可帮助传感器对空气流或其他气流做出快速响应。 这些传感器根据热传递原理测量气流的质量流量。它们由含有热电阻微桥的微机电传感系统 (MEMS) 组成,薄膜铂电阻沉积于氮化硅薄膜上。MEMS 传感芯片位于精密设计的气流通道内,提供对于流量的可重复响应。


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