當(dāng)用于重癥監(jiān)護(hù)時,呼吸機(jī)用于在患者呼吸衰竭時通過生成和調(diào)節(jié)進(jìn)入肺部的氣流來提高呼吸速率和深度。通常情況下,首先需要對患者進(jìn)行強(qiáng)制通氣,然后慢慢斷開呼吸機(jī)以使他們進(jìn)入自然呼吸或輔助呼吸模式。強(qiáng)制模式下的呼吸機(jī)操作必須控制呼吸的所有方面,例如潮流氣量、呼吸速率、吸氣流量模式和呼吸中的氧氣濃度。當(dāng)處于自然呼吸模式時,呼吸機(jī)必須允許患者自主呼吸并控制呼吸速率、流速和潮流氣量。無論是急性呼吸困難的短期治療,還是對慢性呼吸障礙患者的長期治療,它們都采用了相同的設(shè)計理念和組件。
壓力傳感器在呼吸設(shè)備中扮演著重要角色,它負(fù)責(zé)將物理值(例如氣道壓力和流量)轉(zhuǎn)換成差動信號。精確處理這些信號事關(guān)生命安危。空氣和氧氣流量傳感器生成的信號能幫助微處理器對閥門進(jìn)行控制,以便提供所需的空氣和氧氣吸入量。氣道壓力傳感器負(fù)責(zé)生成維持所需呼氣末正壓通氣 (PEEP) 所必需的反饋信號。通常情況下,這些極具成本效益的非線性傳感器具有大偏移和失調(diào)漂移,導(dǎo)致信號超出或低于按比例進(jìn)行的溫度變化。具有低偏移電壓、較小的時間和溫度漂移、低噪聲和高共模抑制比的放大器是信號調(diào)節(jié)的理想選擇。
許多控制設(shè)計策略都適合空氣和氧氣輸送閥的控制。微處理器負(fù)責(zé)執(zhí)行多個操作,其中包括對壓力信號進(jìn)行采樣、計算所需的氣道壓力和總吸入量水平以及為每個單獨(dú)的吸氣周期打開空氣和氧氣閥門。要高效實(shí)時地完成這些操作,需要高速、低功耗、高度集成的微處理器。DSP 可以用于此類要求嚴(yán)苛的控制應(yīng)用。DSP 還可以提供快速中斷響應(yīng)和處理以及同步轉(zhuǎn)換。
某些系統(tǒng)配有壓縮氣體罐和備份電池,以便在斷電或不良?xì)怏w供應(yīng)的情況下也能供氣。電池管理組件需要準(zhǔn)確評估電量水平以確保安全和可靠性,這一點(diǎn)非常重要。理想部件包含 Impedance Track™ 技術(shù),它使用高性能模擬外設(shè)來測量和準(zhǔn)確記錄電池的可用電量。