流量芯片传感器在家用便捷式呼吸机的应用

在临床中，医用呼吸机会根据患者的病情、生命体征、血氧饱和度等指标，通过肺动力学参数监测随时调整支持压力，氧气供应量，并依靠伺服反馈控制系统，利用优化算法保持供气与患者呼吸同步。这套复杂系统对稳定性的要求也很高，无论是压力驱动系统、患者回路、过滤器还是阀门，任何零部件发生故障，呼吸机都可能失灵，进而危及患者生命，所以需要在专业医疗机构中使用。

而家用呼吸机，基本都是无创呼吸机，使用条件相对简单，可以视作医用呼吸机的“简化普及版”。家用呼吸机比较便携，方便携带和治疗，家用呼吸机主要构成部分由马达，主板，流量传感器，湿化器，面罩和管路。

家用呼吸机用于缓解病人睡眠过程中的打鼾、低通气和睡眠呼吸暂停，中轻度呼吸衰竭和呼吸功能不全者，从而达到辅助治疗目的，通常用于家庭环境，也可用于医疗机构。主要有：家用呼吸支持设备、睡眠呼吸机、睡眠无创呼吸机、持续正压呼吸机、双水平无创呼吸机、正压通气治疗机等。

而呼吸机中最重要的参数监测便是气体流量的监测，流量监测多功能呼吸机一般在呼气端装有流量传感器，以监测呼出气的潮气量，并比较吸入气的潮气量，以判断机器的使用状态、机械的连接情况和病人的情况。也有的呼吸机应用呼气流量的监测数据来反馈控制呼吸机。
呼出气潮气量可监测病人实际得到的潮气量。在环路泄漏的定容量通气，特别是定压通气中，有一定的价值。有的呼吸机甚至用此数据馈控吸气压力，还可提供给微电脑计算其顺应性。

呼出气分钟通气量可通过流量的滤波（即把呼气流量平均，可得到呼出气的分钟通气量）或由潮气量、呼吸时间来计算。前者反应慢，后者反应快﹔前者可有分立元件实现，后者必须采用微电脑计算。由于每次呼出气的潮气量与呼吸时间均可能有变化，每次计算出的数据变化较大，一般是将3~6次呼吸平均后作为呼出气的分钟通气量。该数据可作为控制分钟的指令通气的关键数据，也可作过度通气与通气不足报警，还可作管道导管接头脱落或窒息等报警监测。流量传感器可以安装在病人的Y型接管处，缺点是增加了一定量的死腔量，优点是可用一个传感器同时监测吸入与呼出气的流量。

而气体流量是通过流量传感器去监测的，对于家用呼吸机和便捷式呼吸机来说，对于流量传感器的要求也是非常高的，特别是体积方面，小型呼吸机的内部空间有限，同时也对性能方面也有要求，需要有2%以上的高精度监测，和超快的响应速度，并且消毒杀菌方面也是有要求的。

ISWEEK官网上有一款专门合适的应用在医疗领域，特别是呼吸机方面的流量芯片传感器，其体积如芯片大小只有5 mm x 3.5 mm x 0.2 mm。ISWEEK公司品牌AFE-01的流量芯片，是欧洲原始生产厂家代工的公司。采用MEMS技术流量传感器。拥有引以为傲的高级别灵敏度，可以精确检测达到0.001m/s的气体流速变化。AFE-01流量传感器由四个铂薄膜电阻组成，基于流速的函数，通过了解热传递，可以从维持恒定温度所需的电压补偿量来确定流速。同时AFE-01流量芯片因为体积小且耐高温（-20°C~150°C的工作环境），很好的温度补偿电路。产品如下图：

主要参数性能如下：

体积非常小，双流向检测、检测小质量物体的流动、简单的信号处理电路和标定、完全固定的机械元件、优异的重复性、优异的长期稳定性、适用于多种行业或安装到不同外壳、最优的性价比。如图：

特性：测量原理：热量原理
检测量程：0 m/s ~1 m/s (半桥模式)
0 ml/min ~50 ml/min (半桥模式), 管径大约1 mm
0 m/s ~100 m/s (CTA模式)
0 l/min ~5 l/min (CTA 模式), 管径大约 1 mm
灵敏度：0.001 m/s
精 度：< 2%测量值（取决于电路和标定） 
响应时间：T63% < 0.5 S 
温度范围：-20…… +150 °C
电气连接：绝缘漆包铜线 (一般长度25 mm)
加热元件：RH (25°C) = 34Ω± 10%
检测元件：Rs_i (25°C) = 425Ω±10%
参考元件：RR (25°C) = 710Ω± 10%
供电电压：一般为 2~5 V（取决于气体流速）

审核编辑黄宇