【導(dǎo)讀】眾多患者都因睡眠呼吸暫停，引起睡眠困擾、呼吸暫停、記憶力下降、高血壓、心腦血管疾病等疾病。這些疾病的產(chǎn)生給醫(yī)療界帶來極大的挑戰(zhàn)，本文針對(duì)這一現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)了將傳感器應(yīng)用于睡眠呼吸設(shè)備的方案，并分析了其中的差異。
常用的治療方法之一是使用正壓呼吸 (PAP) 機(jī)。病人睡眠時(shí)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(jī)有三種形式：
（1）Auto-PAP(自動(dòng)正壓呼吸機(jī))，可測(cè)量患者呼吸時(shí)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。
（2）Bilevel PAP(雙水平正壓呼吸機(jī))提供兩種壓力：吸入正壓和呼出正壓。
（3）CPAP(持續(xù)式正壓呼吸機(jī))，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。
圖1：睡眠呼吸機(jī)器
適用于睡眠呼吸機(jī)的傳感器類型
圖2：典型的睡眠呼吸機(jī)用到的傳感器
睡眠呼吸機(jī)上會(huì)用到多種類型的傳感器，以此監(jiān)測(cè)和幫助控制氣流、壓力、濕度與溫度，同時(shí)支持穩(wěn)定的電機(jī)控制。
1、溫度傳感器
對(duì)于溫度感應(yīng)而言，睡眠呼吸機(jī)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(cè)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(huì)直接安裝在氣流通路中，以檢測(cè)氣流溫度。傳感器與檢測(cè)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(cè)系統(tǒng)，或者也可使用小巧、易于安裝的溫度探測(cè)組件來定位熱敏電阻元件在待測(cè)介質(zhì)中的位置，并保護(hù)熱敏電阻免受損壞。探測(cè)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。
2、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(shí)，必須對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)與控制。濕度傳感器與測(cè)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?/div>
3、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(jī)器中，用來監(jiān)測(cè)提供給患者的氣流壓力。在為睡眠呼吸機(jī)選擇壓力傳感器時(shí)，請(qǐng)考慮穩(wěn)定性長(zhǎng)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?yàn)檫@事關(guān)降低噪音和振動(dòng)，是確?；颊咄黹g舒適睡眠和高配合度的重要事項(xiàng)。
4、磁傳感器
為使電機(jī)順暢運(yùn)轉(zhuǎn)，睡眠呼吸機(jī)采用了風(fēng)機(jī)系統(tǒng)來冷卻電機(jī)組件。磁傳感器支持穩(wěn)定的電機(jī)控制，這能夠減少由風(fēng)機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)生的噪音和振動(dòng)。除了提高能源效率和提供穩(wěn)定運(yùn)行外，這些傳感器還因外形小巧，得以實(shí)現(xiàn)睡眠呼吸機(jī)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)緊湊、自動(dòng)化和較低裝配成本的設(shè)計(jì)理念。
5、氣體質(zhì)量流量傳感器
圖3：霍尼韋爾Zephyr氣體質(zhì)量流量傳感器
此類傳感器監(jiān)測(cè)患者的呼吸狀況，然后在患者開始呼氣時(shí)發(fā)送信號(hào)通知睡眠呼吸機(jī)以降低風(fēng)扇的速度，減少患者呼氣時(shí)的阻力，以免患者覺得呼吸時(shí)好像自己在跟機(jī)器“對(duì)抗”而產(chǎn)生不適感。
睡眠呼吸機(jī)使用氣體質(zhì)量流量傳感器來檢測(cè)呼吸循環(huán)，令患者感到更為舒適，因此比沒有此項(xiàng)功能的機(jī)器更為常用。
用在睡眠呼吸機(jī)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(cè)量提供的空氣流量，并感知?dú)饬鞯拇嬖谂c否。
另一個(gè)重要的考慮事項(xiàng)是功耗。低電壓損耗使得睡眠呼吸機(jī)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(shí)，應(yīng)控制睡眠呼吸機(jī)電機(jī)發(fā)出的噪音，這一點(diǎn)很重要。電機(jī)噪音或嗡嗡聲過大都會(huì)影響患者睡眠，這與睡眠呼吸機(jī)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(jī)工作就比較費(fèi)力，因此需要?dú)怏w質(zhì)量流量傳感器和相對(duì)較低的壓降，否則將會(huì)增加噪音且縮短電機(jī)的使用壽命。
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