呼吸机中可以用到哪些传感器？

近日，新型冠状病毒是大家较为为关注的一个话题，该病毒导致的肺炎典型症状之一就是呼吸困难，尤其是危重病人，一旦不能自主呼吸，甚至在无意识的情况下就会离开人世。这个症状的直接缓解办法就是吸氧，然后再视情况使用机械通气，即我们说的呼吸机。呼吸机能够起到预防和呼吸衰竭的作用，减少并发症，它成为了挽救及延长病人生命的至关重要的医疗设备，可以称之为“疫情战机”。

对于新冠肺炎，呼吸机是极有效的疗法之一，通过佩戴呼吸机，可以有效改善新冠病毒肺炎患者血氧，降低死亡率。钟南山院士在央视连线中指出：经鼻高流量氧疗、机械通气，是目前新冠病毒肺炎的主要方式之一。

呼吸机，资料图

作为呼吸机的主要组成部件，现代呼吸机，几乎都会采用氧电池氧传感器，对呼吸机吸入氧浓度的监测功能。目前，呼吸机大多采用电化学方式的氧传感器。由于氧传感器发生化学反应时需要消耗原料，所以，呼吸机氧气传感器又被称作呼吸机氧电池，使用寿命相对较短。

氧浓度报警，是临床使用过程中发生概率较多的报警现象。现代呼吸机，几乎无一不采用对呼吸机吸入氧浓度的监测功能。目前，氧浓度的监测方法大多采用氧传感器，其原理是采用电化学方式。具体来说，由氧离子导体、参考电极和待测试样构成伽伐尼电池，通过测量此装置的电动势，就可确定待测试样的氧含量或氧分压。

在呼吸机中通常还会用到以下几类传感器：氧气传感器、压力传感器，温湿度传感器和气体流量传感器。

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。

温湿度传感器

温湿度传感器在呼吸机中主要是用于对管道中的空气温湿度进行测量，并对通入气体的温湿度进行调节，以便给使用者提供适宜温湿度空气，使病人感觉自然舒适，提高睡眠质量。

气体流量传感器

气体流量传感器主要是用于对气体的流量进行测量，以此判断使用者睡眠时的呼吸节奏。跟据患者呼吸速度的快慢可以对呼吸机的通气速度进行控制，使患者呼吸和进气频率保持一致。如此既可以保证呼吸自然通畅，还能有效减少进气泵的工作量，起到节能的作用。

在呼吸机中通常会用到以下几类传感器：压力传感器，温湿度传感器和空气流量传感器。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。

TBP系列压力传感器是霍尼韦尔推出的一款新型的带温度补偿无放大硅压力传感器， 产品在不同环境条件下都具有高重复性，高精确度和高可靠性，能很好的用于各医疗压力测量应用中。

温湿度传感器

温湿度传感器在呼吸机中主要是用于对管道中的空气温湿度进行测量，并对通入气体的温湿度进行调节，以便给使用者提供适宜温湿度空气，使病人感觉自然舒适，提高睡眠质量。

新型霍尼韦尔HIH8000温湿度传感器使用激光修正、热固性聚合物电容式传感元件。元件的多层构造可抵御大多数的应用危险，如凝结、污垢、灰尘、油渍及常见的环境化学物质，这有助于提供行业领先的稳定性和可靠性。

空气流量传感器

空气流量传感器主要是用于对气体的流量进行测量，以此判断使用者睡眠时的呼吸节奏。跟据患者呼吸速度的快慢可以对呼吸机的通气速度进行控制，使患者呼吸和进气频率保持一致。如此既可以保证呼吸自然通畅，还能有效减少进气泵的工作量，起到节能的作用。

霍尼韦尔Zephyr HAF系列空气流量传感器为在指定的满量程流量范围及温度范围内读取气流数据提供一个数字界面。它们的绝热加热器和温度感应元件可帮助传感器对空气或其他气流做出快速响应。Zephyr传感器设计用来测量空气和其他非腐蚀性气体的质量流量。它们采用标准流量测量范围，经过了全面校准，并利用一个设计在电路板上的“专业集成电路进行温度补偿。

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。

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。

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震动，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。

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。

05湿度传感器

湿度传感器可用于提供令患者感到舒适的暖湿气流。当向气流中加入湿气时，必须对其进行监测与控制。湿度传感器与测量气流湿度的微控制器配合使用，并与调节湿度的控制器相互协调，确保气流具有恰当的湿度水平。

06温度传感器

对于温度感应而言，呼吸机制造商可以从能为患者提供暖湿气流以提高呼吸舒适度的感测元件中选择。暖湿空气还有助患者减少因吸入干燥的冷空气而导致的嗓子疼。分立式热敏电阻通常会直接安装在气流通路中，以检测气流温度。传感器与检测气流温度的微控制器配合使用，并与控制和调节气流温度的控制器交互。

07磁传感器

为使电机顺畅运转，呼吸机采用了风机系统来冷却电机组件。磁传感器支持稳定的电机控制，这能够减少由风机系统产生的噪音和震动。除了提高能源效率和提供稳定运行外，这些传感器还因外形小巧，得以实现睡眠呼吸机产品结构紧凑、自动化和较低装配成本的设计理念。

呼吸机中需要的NTC温度传感器，由于病毒感染后，呼吸困难是危重病人的典型症状，而呼吸机能使肺泡在呼气末保持一定压力，增加功能残气量，防止肺泡萎陷，从而改变通气和换气功能，实现对病人进行辅助呼吸治疗的目的。呼吸机中设计安装多个传感器，实时、持续、精确地控制气流、压力和湿度，保持患者持续呼吸功能。因此，呼吸设备都会用到气体质量流量、压力、湿度、温度和磁等传感器，监测和控制气流、压力、温湿度等指标，同时支持和保障稳定的电机控制系统运行。具体可以看看时恒的官网，有类似的传感器