呼吸机工作原理分析
呼吸机工作原理分析
现存呼吸机分为单水平呼吸机和双水平呼吸机两种。单水平呼吸机能够持续的输出一个恒定压力，当患者吸气和呼气时，呼吸机都持续维持在一个压力工作模式的呼吸机；双水平呼吸机是为患者提供两个不同的气道正压，当患者吸气时提供较高的压力以利于吸气，当患者呼气时则提供较低的压力，可分别设置较高的吸气压和较低的呼气压，当患者在吸气时机器提供较高的吸气压力以保持气道开放，呼气时提供较低的呼气压力，以保证患者呼吸顺畅，机器与呼吸保持同步。其中又有半自动和全自动的分别。全自动模式（CPAP/AUTO）可根据睡觉时呼吸道阻塞情况自动调节吹气压力；半自动模式（CPAP）只能手动预设一个恒定压力，整晚恒定吹气压力。以下是各种模式工作原理：
一、半自动单水平呼吸机：
机器无法进行自主学习，只能靠人被动调节，预设一个固定压力，使用时容易引发不适。
二、半自动双水平呼吸机：
也是机器与人体没有互动，只能靠人自己预设两个压力一个较大的吸气压力，一个较小的呼气压力，当患者再吸气时提供较高的吸气压力以保持气道开放，呼气时提供较低的呼气压力，以保证患者呼吸顺畅。这类呼吸机需要医生的诊断建议。
三、全自动单水平呼吸机（APAP）：
机械可以自主学习，可根据患者情况进行调节，具体情况如下：
家用呼吸机中有一个装有涡轮叶片的鼓风机，呼吸器中微电脑控制器靠着改变输入电压，调整鼓风机马达的转速，达到控制送气压力的目的，而全自动型呼吸机内有一个压力回馈感知装置，也就是在机器里的压力传感器，用于侦测面罩里的压力，而机器中微电脑会自动计算所需压力，并调整马达转速，以达到预定压力，包括调整在机器里与在面罩里的压差（因为经过输气管路后，会有压降），甚至在每一次呼气与吸气间，根据压力传感器传回之压力改变，自动改变马达转速，以维持治疗压力的平稳。
全自动呼吸机的送气逻辑：配戴呼吸机的病人，与呼吸器本身唯一的介面，就是输气管另一端的面罩，它与我们在睡眠中心时，同时使用多种仪器去侦测呼吸相关事件的方式，不完全相同，例如因为它无法测得你的血氧饱和度，也无法透过脑波及肌电图测得你是否有觉醒的状态；此时，需要用到病人自身的呼吸气流的变化，作为判断是否有事件发生，以及发生哪类事件。气流的变化是靠压力传感器去侦测面罩内的压力，再利用数学公式将压力转换为气流波型（Airflow waveform），再将该气流波型与事件前的基线（Baseline）气流波型做比较，用以判断决定呼吸相关事件的发生。而对于打鼾，有些机型时通过鼾声传感器（Snore Transducer），将鼾声造成的振动，转为电子讯号接收，有些机型也是透过靠特殊的气流波型做判断。
对于事件前的基线（Baseline），每个厂商都有自己的算法，飞利浦的WPF演算法（微电脑所控制的压力输出逻辑），WPF值是计算每一次吸气气流曲线中20%-80%吸气量的各点平均值，然后拿前面四分钟的80%-90%的WPF移动平均值作为Baseline，与现在呼吸的WPF比较；而瑞思迈（ResMed）公司的产品，则是计算呼吸气流的移动平均“比例化低通过滤”绝对值的变异数之均方根，而以前一分钟的移动平均之均方根作为Baseline。
还有些公司产品还会判断呼吸中止状况是为阻塞型或是中枢型他们使用的方法是在呼吸暂停期间，以发射一个或多个测试压力突波（Test pressure pulse）去测试呼吸道，看突波是否有产生相当的气流流量，如果有，则代表是中枢型呼吸中止，如果没有，则代表是阻塞型呼吸暂停；还有种技术是“强制震荡技术”（Forced Oscillation Technique，简称FOT）的方式：它是在当机器侦测到有呼吸中止状况发生时，在很短的时间内（几秒内），机器以一个很小的压力（上下共1cm H 2 O），使用一定频率（4 Hz）上下震荡变化于当时所输出的压力上，然后由机器上的电脑判断面罩内气流及压力的变化，以决定该呼吸中止是属于阻塞型或中枢型；要做阻塞型或中枢型呼吸中止区别的原因之一，是机器不会对中枢型呼吸中止事件，做升压的回应。
四、全自动双水平呼吸机：
在全自动单水平的基础上加上了呼气气压，使得呼气时更容易。全自动双水平呼吸机还会有气流感知器，当其与微电脑控制器结合，就可以感知当下正在呼气或是吸气，而在吸气与呼气交替点（Transitional points），自动降低送气压力，让使用者能更容易完成呼气的动作。
