2020年伊始至今，新型冠状病毒的全球蔓延和肆虐，让大家把目光都聚焦到了医疗领域。无论是医护人员、医疗设备、中西药物、疫苗研发、还是个人的防护或消毒用品，都成为线上热烈讨论的话题。
企业也在积极应对着需求的变化。国内不少车企，利用精密的汽车生产线来制造人民当前最需要的口罩。英飞凌，作为拥有丰富电子器件产品线的半导体公司，也受到来自医疗领域的召唤，为呼吸机提供半导体解决方案。
医用呼吸机集成电路及系统设计
要实现医用呼吸机的自动化，免除操作员的持续干预，从而实现安全、理想的操作，需要三个基本组件:
1，驱动装置的输入能量的电源
2，电动机和电动机控制系统，将输入能量以压力和流量的形式转换成输出能量，以调节呼吸的时间和大小
3，控制系统/控制器，用于监控医用呼吸机设备的输出性能和病人的情况，以查看是否有呼吸
高度先进的呼吸机一般用于成人、儿童和婴儿的急性护理呼吸支持。其原理和作用是将空气进出肺，间歇地或连续地帮助或控制肺通气。它还可以用来控制人体的氧气水平，例如在手术期间，失血可能导致患者体内缺氧或缺氧。
这些设备提供高性能的通风能力、全面的监测和有效的处理功能。呼吸机可帮助医护人员为患者采取不同的治疗手段，例如低流量PV循环操作，通过远程接口或按钮调节压力设置，以及支持停止治疗的软件。
智能和连接的系统有助于管理病人接口泄漏。智能医用呼吸机通过调整吸气触发点和终止点来识别和补偿泄漏，并保持最佳的同步。在运输过程中(ICU外)，也需要能保障呼吸支持和病人监护，这就需要强大的电池为设备持续供电。当电网电压突然下降时，UPS系统会对电源进行备份，以确保病人的持续流动和监控。此外，UPS备份通信网络，以便在需要时随时访问患者数据。
一台呼吸机，可能会用到微控制器、传感器、LED照明IC、DCDC调节器、门级驱动、身份认证IC等多种半导体器件。
传感器和微控制器： 最常见的呼吸指标是在几次呼吸活动中肺部气体空间的绝对体积和体积的变化。它需要一套用于测量压力、体积和流量的传感器。传感器获取信息，微控制器则根据传感器的信息对呼吸机泵的电机系统进行控制。
预警系统：呼吸机装置的一个重要部分是预警，它会针对病人的参数，如呼气量或气道压力进行监测预警。呼吸系统必须能够探测到病人的呼吸活动。微控制器通过传感器来测量吸气流量和压力的变化，如果在一段时间内没有检测到吸气，监视器就会发出警报。程序设定的条件则取决于每个系统。不同的情况下，音频放大器会发出不同警报声，PWM周期可以编程声音报警。
气门控制：气动系统有两个气源，可以是氧气和空气，也可以来自一个加压罐或压缩机。两个气源都由两个输入阀调节，以控制混合气成分。混合气来自一个空气箱，其中混合气保持在一定的压力范围内。如果混合物的成分正确，并且在正确的压力范围内，系统就会把这些空气送到病人那里去控制呼吸。肺的弹性释放超压，这被称为被动呼气，呼出的空气通常通过病人回路中的单向阀释放。
英飞凌为整个呼吸机提供的半导体系统解决方案：
在鼓风机单元中，无刷直流电机(BLDC)是单元驱动的基础。这些设备需要在极端的操作条件下设计(包括在134°C的高温灭菌过程中)，具有最高的可靠性、精确的功能和较长的使用寿命。其典型的特点还包括，在一个紧凑的空间里运行非常平稳，低噪音，高性能和动态。小型的驱动系统设计对移动式呼吸机至关重要。电机控制要求鼓风机精确地在几毫秒内加速，然后再次减速，以适应病人的呼吸活动和肺功能。
英飞凌的BLDC解决方案：
这里重点介绍一下呼吸机设备中的英飞凌磁性传感器：
微控制器产品亦必不可少，英飞凌的XMC微控制器系列产品选择十分广泛：
更多详情，请访问以下网址：
https://www.infineon.com/cms/en/applications/industrial/medical-ventilator/?jj=#
最后，希望大家永远不会需要使用到呼吸机，也希望各国对呼吸机有足够的备货，为抗击疫情和挽救生命提供信心和保障。