作者：Daniel Tr?utlein，醫(yī)療產(chǎn)品經(jīng)理

在過(guò)去，為呼吸機(jī)和通氣設(shè)備選用特定的傳感技術(shù)需歷經(jīng)細(xì)致繁復(fù)的過(guò)程。但近期，全校準(zhǔn)、溫度補(bǔ)償輸出信號(hào)的流量傳感器解決方案已步入大眾視野。

近端流量傳感器廣泛應(yīng)用于呼吸設(shè)備中，使用群體為醫(yī)院、家庭護(hù)理和急診室的插管患者和無(wú)創(chuàng)通氣患者。近端流量傳感器用于從新生兒到成人的護(hù)理，其相關(guān)要求充滿多樣性與挑戰(zhàn)性。傳感器必須精準(zhǔn)可靠、經(jīng)濟(jì)有效，并具備長(zhǎng)期穩(wěn)定性以及許多其他特性。由于患者與空氣接觸易引發(fā)病原體感染，因此近端流量傳感器尤其對(duì)衛(wèi)生消毒方面有極高要求。

用于近端和呼氣感應(yīng)的流量感應(yīng)技術(shù)

市面上已存在采用高壓滅菌或其他方法消毒的傳感器解決方案。所有這些傳感器的測(cè)量原理無(wú)非兩種：一種是熱線風(fēng)速測(cè)量原理；另一種是通過(guò)孔口或可變孔口進(jìn)行差壓測(cè)量，以提高低流量范圍的靈敏度。這兩種測(cè)量原理都有特定的優(yōu)點(diǎn)。但無(wú)論采用哪種原理，所有傳感器在消毒方面均存在挑戰(zhàn)，為防止對(duì)傳感器造成損害，清潔和消毒過(guò)程需要非常小心。

一次性使用或單一患者使用的近端流量傳感器安全可靠、經(jīng)濟(jì)有效（從總體擁有成本而言），可用于替代重復(fù)使用的傳感器。Sensirion現(xiàn)提供首款基于MEMS的一次性使用近端流量傳感器。SFM3300傳感器采用區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)的全面校準(zhǔn)，而當(dāng)前的熱線傳感器在使用前仍需校準(zhǔn)。全校準(zhǔn)傳感器能節(jié)省醫(yī)院工作人員的時(shí)間，令他們能夠?qū)Ｗ⑻幚砥渌ぷ鳌?/p>

近端和呼氣流量傳感功能

除了壓力傳感，流量傳感也是呼吸設(shè)備面臨的主要挑戰(zhàn)之一。為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，以下重點(diǎn)介紹正壓呼吸器：患者通過(guò)面罩（無(wú)創(chuàng)）或插管或氣管切開(kāi)術(shù)（均有創(chuàng)）連接正壓呼吸器。現(xiàn)代呼吸器應(yīng)用模式（如壓力控制、流量控制等）廣泛。如果患者無(wú)法自主呼吸，可以通過(guò)設(shè)置計(jì)時(shí)器觸發(fā)下一次吸氣。但如果患者能夠自主呼吸，情況則更加復(fù)雜，必須盡快檢測(cè)患者的呼吸，以實(shí)現(xiàn)設(shè)備和患者之間的良好同步。為此，我們將查看傳感器的位置，并討論傳感器位置對(duì)觸發(fā)靈敏度的影響。

除了啟動(dòng)下一次呼吸的觸發(fā)器外，吸氣階段的結(jié)束也需要根據(jù)某個(gè)數(shù)值（如體積、流量、時(shí)間或壓力）來(lái)確定。這就是所謂的限制變量。同時(shí)，也有必要根據(jù)其中某個(gè)數(shù)值建立觸發(fā)器和限制之間的流量控制。

患者觸發(fā)通氣的觸發(fā)器可以根據(jù)壓力或流量信號(hào)設(shè)置。但如果使用壓力信號(hào)作為觸發(fā)器，則很難達(dá)到預(yù)期的靈敏度。這主要是由于壓力傳感器隨著時(shí)間的推移往往會(huì)有所漂移。因此，需要頻繁地進(jìn)行偏移校正，從而確?？煽康挠|發(fā)靈敏度，而不會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤觸發(fā)。

如前所述，吸氣階段可以根據(jù)體積、流量、壓力甚至?xí)r間來(lái)終止。這同樣適用于觸發(fā)器和吸氣階段限制之間的流量控制。例如，醫(yī)院工作人員選擇的呼吸機(jī)設(shè)置可能會(huì)使用時(shí)間觸發(fā)吸氣和時(shí)間觸發(fā)限制。在這種情況下，流量需要控制在這兩點(diǎn)之間。其他的設(shè)置可能使用不同的參數(shù)來(lái)觸發(fā)、限制和控制。參數(shù)組合的選擇可能是出于醫(yī)療原因，或者僅僅是基于設(shè)置呼吸機(jī)的工作人員的偏好。隨著時(shí)間的推移，能夠通過(guò)監(jiān)測(cè)壓力、流量和容積值來(lái)觀察患者病情變化，如肺活量的減少。

壓力觸發(fā)的限制值很大程度上會(huì)受到呼吸回路順應(yīng)性的影響，如果交換回路或者管道和軟管的位置不同，順應(yīng)性就會(huì)改變。例如，軟管的一個(gè)極端的彎曲就會(huì)產(chǎn)生一定影響。

如果將流量傳感器放置在近端配置中，呼吸回路的順應(yīng)性對(duì)流量信號(hào)的測(cè)量和集成影響很小。但呼氣流量傳感并非如此。在這種情況下，擁有壓力和流量信號(hào)有助于解釋順從性的影響。例如，由于加濕器和噴霧器的離患者較遠(yuǎn)，近端流量傳感受到泄漏的影響較小。

盡管通氣模式的確會(huì)朝著更智能、更適配的趨勢(shì)發(fā)展，但基本的基礎(chǔ)模式仍將根據(jù)上面討論的基于壓力、流量、體積和時(shí)間的數(shù)值來(lái)確定。

流量傳感器的放置：近端放置與呼氣放置

這里必須區(qū)分雙肢和單肢電路。在雙肢回路中，吸氣路徑和呼氣路徑各有獨(dú)立的管子。吸氣管和呼氣管在Y形管處會(huì)合，剩下幾厘米通過(guò)一根管子連接患者。在吸氣過(guò)程中，空氣通過(guò)吸氣管流向Y形管，然后從Y形管流向患者。在呼氣過(guò)程中，空氣流向Y型管，關(guān)閉阻止空氣從吸氣管回流的皮瓣，并打開(kāi)呼氣管。在單肢呼吸回路中，從呼吸機(jī)到患者只有一根管子。在患者面前有一個(gè)呼氣閥，讓空氣從呼吸機(jī)通過(guò)患者吸入。在呼氣階段，同一閥門(mén)打開(kāi)，讓空氣釋放到周?chē)h(huán)境。

在這兩種情況下，測(cè)量吸氣流量的流量傳感器都可以放置在機(jī)器內(nèi)，這樣傳感器就不會(huì)接觸潮濕或污染的空氣。在單肢電路的情況下，只有使用近端流量傳感器才能測(cè)量呼氣流量，否則只能知道吸氣流量，可用的通氣模式的數(shù)量是有限的。對(duì)于雙肢電路，可以使用近端或呼氣流量傳感器解決方案。由于距離病人較近，近端流量傳感在觸發(fā)靈敏度方面有一些優(yōu)勢(shì)，但這種近距離接觸也帶來(lái)了額外的挑戰(zhàn)（比如黏液污染），因此通過(guò)呼氣放置可能更容易控制。

目前，大多數(shù)呼吸設(shè)備制造商對(duì)新生兒患者使用近端配置；在適當(dāng)情況下，使用特殊的新生兒傳感器。相比之下，對(duì)于成人患者，一些制造商使用近端配置的流量傳感器，一些則使用呼氣配置。

SFM3300系列流量計(jì)可用于近端和呼氣配置。近端配置可以產(chǎn)生最高的觸發(fā)靈敏度，而呼氣配置則有助于控制各種入口條件，從而獲得最準(zhǔn)確的流量讀數(shù)。

SFM3300-AW質(zhì)量流量計(jì)能承受高壓滅菌程序，使其可高溫高壓消毒、清潔，因此可重復(fù)使用。該傳感器可測(cè)量高達(dá)250 slm的雙向流量。因此，SFM3300-AW適應(yīng)醫(yī)用呼吸機(jī)和呼吸應(yīng)用中的近病人端流量測(cè)量。特殊的流道設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)小死區(qū)和稍高壓降，以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同進(jìn)氣條件的較低依賴(lài)。像所有Sensirion傳感器一樣，SFM3300-AW的杰出性能基于創(chuàng)新的CMOSens 技術(shù)，它在一個(gè)CMOS芯片上結(jié)合了傳感元件和信號(hào)處理電路。因此，CMOSens 氣體流量傳感器長(zhǎng)期穩(wěn)定好, 可快速輸出無(wú)噪聲的高精度傳感器信號(hào)。