第9章 呼吸功能监测仪器

流量－容积环(flowloop，FV)，又称阻力环 阻力环。 流量－容积环(flow-volume loop，FV)，又称阻力环。 (flow
Flow (l/min)
呼气 45
Flow (l/min)
呼气 45
0
TV -45
600
吸气
0
Volume(ml)
0
TV -45
600
吸气
0
Volume(ml)
电桥输出电压的大小与膜片移动的大小成比例，其相位则与膜片移动方向有关。 电桥输出电压的大小与膜片移动的大小成比例，其相位则与膜片移动方向有关。
（四）电容式压力传感器
原理：把弹性膜片作为测量电容的一个极板，在压力作用下， 原理：把弹性膜片作为测量电容的一个极板，在压力作用下，弹性膜片的 位移转换为电容的变化，通过对电容的测量得到所测压力的大小。 位移转换为电容的变化，通过对电容的测量得到所测压力的大小。
图10－7 电容式差压传感器 10－
第二节 通气量监测
作用：可及时发现通气功能改变，以及气道阻塞、脱管、呼吸暂停、 作用：可及时发现通气功能改变，以及气道阻塞、脱管、呼吸暂停、 漏气和通气失败等故障。 漏气和通气失败等故障。 瞬时流量：指单位时间内流过一定横截面的流体体积，简称流量。 瞬时流量：指单位时间内流过一定横截面的流体体积，简称流量。 累计流量：指在某段时间内，流过一定横截面的流体体积的总和， 累计流量：指在某段时间内，流过一定横截面的流体体积的总和，即容 量。
U2 B = v +1 U0 2 A
第四节 通气监测波形
图10－14流速、容积、压力－时间曲线 10－14流速、容积、压力－ 流速
压力－容积环（pressureloop，PV），又称顺应性环 ），又称顺应性环。 压力－容积环（pressure-volume loop，PV），又称顺应性环。
V (ml)
二、压差式流量计
1、原理：气体流经固定流阻元件（节流件）时，在节流件前后产生静压差（差 原理：气体流经固定流阻元件（节流件） 在节流件前后产生静压差（ ），该差压和流量大小呈一定的函数关系 该差压和流量大小呈一定的函数关系。 压），该差压和流量大小呈一定的函数关系。 组成：节流件、差压传感器和电路。 2、组成：节流件、差压传感器和电路。 呼吸流速描计器（pneumotachograph） 3、呼吸流速描计器（pneumotachograph）
一、Wright呼吸量计 Wright呼吸量计
Wright呼吸量计 呼吸量计（ Respirometer） 1、叶轮式 Wright呼吸量计（Wright Respirometer） 原理： 原理：呼出气经导流器以切线的方向 吹动叶轮旋转，在一定的测量范围内， 吹动叶轮旋转，在一定的测量范围内， 叶轮的转速与气体流速成正比。 叶轮的转速与气体流速成正比。叶轮 通过齿轮累计机构驱动表盘指针偏转， 通过齿轮累计机构驱动表盘指针偏转， 由表盘指针指出气体容量。 由表盘指针指出气体容量。 优点：不需电源， 优点：不需电源，可手持或安装在呼 吸系统中，是可靠的呼吸量测量仪器， 吸系统中，是可靠的呼吸量测量仪器， 特别适合测量潮气量或分钟通气量。 特别适合测量潮气量或分钟通气量。 缺点：由于叶轮的运动惯性和转轴与 缺点： 轴承间摩擦力矩等因素，Wright通气量计在通气量高时 读数偏大， 通气量计在通气量高时， 轴承间摩擦力矩等因素，Wright通气量计在通气量高时，读数偏大，而在通气量 低时，读数偏小。呼吸气湿度影响仪器测量精度。 低时，读数偏小。呼吸气湿度影响仪器测量精度。 2、电子式叶轮呼吸量计 采用光电法测量叶轮转数，即在其内部装有发光光源和光电接收器， 采用光电法测量叶轮转数，即在其内部装有发光光源和光电接收器，利用叶 片在旋转过程中对光束的切割进行脉冲计数。 片在旋转过程中对光束的切割进行脉冲计数。根据单位时间的脉冲数和累计脉冲 数，经电子处理以数字的形式显示潮气量和分钟通气量。 经电子处理以数字的形式显示潮气量和分钟通气量。
套囊漏气， 套囊漏气，顺应环和阻力环的变化
第六节 血氧饱和度监测仪器
监测仪器（ oximetry）： 1、血氧饱和度（SPO2）监测仪器（pulse oximetry）： 血氧饱和度（ 是一种无创、连续监测动脉血中氧的饱和程度的仪器。 是一种无创、连续监测动脉血中氧的饱和程度的仪器。 2、定义： 定义：
V (ml)
V (ml)
V (ml)
600
600
600
v (l/min)
30
0
-30
600
0
V (ml)
0
20
Paw (cmH2O)
0
0
20 A 顺应性环
20
Paw (cmH2O)
Paw (cmH2O) B 阻力环
机械通气时存在自主呼吸情况
气管导管插入食管， 气管导管插入食管，顺应环和阻力环的变化
第一节 气道压监测
在正压通气情况下，必须进行气道压监测。 在正压通气情况下，必须进行气道压监测。持续监测气道压是了 解肺通气、气道和呼吸回路有无异常的最简便方法。 解肺通气、气道和呼吸回路有无异常的最简便方法。 一、U形管水柱压力计 二、机械压力表 三、压力传感器
一、U形管水柱压力计
图10－1 U形管水柱压力计
（三）电感式压力传感器
原理：利用电磁感应把压力变化转换为线圈的自感系数或互感系数的变化， 原理：利用电磁感应把压力变化转换为线圈的自感系数或互感系数的变化， 从而由测量电路转换为电压或电流的变化。 从而由测量电路转换为电压或电流的变化。
可变磁阻压力传感器（ transducer） 可变磁阻压力传感器（variable reluctance pressure transducer）
优点：坚固、简单、轻和死腔量小，没有活动件等，少量粘液和水滴不影响测量。 优点：坚固、简单、轻和死腔量小，没有活动件等，少量粘液和水滴不影响测量。 缺点：须经常检查传感器，防止水汽凝结堵塞管道。 缺点：须经常检查传感器，防止水汽凝结堵塞管道。
四、热线式流量计
又称热线风速计（ anemometer）。 又称热线风速计（Hot wire anemometer）。 基本原理：用电流来加热金属丝， 基本原理：用电流来加热金属丝，可以在通过金属丝的电量和气流的流速之间 建立起一个对应关系式，通过测定金属丝上的电量来确定气流的流速。 建立起一个对应关系式，通过测定金属丝上的电量来确定气流的流速。 1、恒流法：即保持加热电流不 变，测量电阻的变化； 2、恒温法：即热线温度（电阻）保持恒定， 测量加热电流的变化。
A 无新鲜气流
B 有新鲜气流
右端流速零点：对应的容积为功能余气量（ capacity）； 右端流速零点：对应的容积为功能余气量（functional residual capacity）； 左端流速零点：对应的容量为潮气量。 左端流速零点：对应的容量为潮气量。 吸入气流主要受通气机控制，而呼气气流由肺的弹性回缩力和气道阻力确定。 吸入气流主要受通气机控制，而呼气气流由肺的弹性回缩力和气道阻力确定。
图10－4 丝式、箔式应变片 （2）半导体应变片：利用硅半导体材料的压阻效应制作而成。 半导体应变片：利用硅半导体材料的压阻效应制作而成。 3、模式压力传感器
（二）压阻式压力传感器
(piezoresistive pressure sensor)
利用半导体的压阻效应和集成电路制造技术来测量压力的。 利用半导体的压阻效应和集成电路制造技术来测量压力的。它在硅半导体 材料的基片上用集成电路工艺制成扩散电阻和测量线路，做为测量敏感元件， 材料的基片上用集成电路工艺制成扩散电阻和测量线路，做为测量敏感元件， 故又称扩散型压阻式压力传感器 扩散型压阻式压力传感器。 故又称扩散型压阻式压力传感器。 优点 ：①灵敏度高 ②分辨率高 测量元件有效面积可做得很小，故频率响应高； ③测量元件有效面积可做得很小，故频率响应高； ④直接感受被测压力。 直接感受被测压力。 缺点：易受温度影响，需要在电路中进行温度补偿。 缺点：易受温度影响，需要在电路中进行温度补偿。
2、电阻应变片：由金属或半导体制成的应变－电阻转换元件。简称应变片。 电阻应变片：由金属或半导体制成的应变－电阻转换元件。简称应变片。
组成：敏感栅、基底、粘合剂和引线等。 组成：敏感栅、基底、粘合剂和引线等。 分类：金属电阻应变片和半导体应变片。 分类：金属电阻应变片和半导体应变片。
（1）金属电阻应变片 金属丝式应变片； 箔式应变片； 金属薄膜应变片。 ①金属丝式应变片； ②箔式应变片； ③金属薄膜应变片。
P p lat P p eak
TV 呼气
V (ml)
呼气
吸气 吸气 0 PEEP 20 Paw (cmH2O) 0 PEEP 20 Paw (cmH2O)
A 有呼吸暂停
B 无呼吸暂停
吸入期间：反映肺部和气管插管的力学特征； 吸入期间：反映肺部和气管插管的力学特征； 呼气期间：反映呼吸系统的力学特征。 呼气期间：反映呼吸系统的力学特征。
第九章 呼吸功能监测仪器
呼吸功能监测：连续观察病人呼吸功能的变化，及时发现异常情况， 呼吸功能监测：连续观察病人呼吸功能的变化，及时发现异常情况，给 予正确的诊断和处理。 予正确的诊断和处理。 作用：有助于了解呼吸系统功能，以及设置和调节麻醉通气机参数。 作用：有助于了解呼吸系统功能，以及设置和调节麻醉通气机参数。在 麻醉管理，术后监护， 麻醉管理，术后监护，以及重症病人和呼吸衰竭的治疗过程中发挥了积 极作用，成为不可缺少的手段。 极作用，成为不可缺少的手段。 检测内容：包括二氧化碳浓度、气道压、呼吸流速、通气量等监测。 检测内容：包括二氧化碳浓度、气道压、呼吸流速、通气量等监测。
来自百度文库
V (ml)
v(l/min)
异常
30
V (ml)
异常
600
0
-30 0 20 A 顺应性环 Paw (cmH2O)
600
0
V (ml)
600
v(l/min)
30
正常
正常
0
-30 0 20 A 顺应性环 Paw (cmH2O)
600
0
V (ml)
B 阻力环
B 阻力环
气管导管部分扭结， 气管导管部分扭结，顺应环和阻力环的变化
优点：结构简单,使用方便,精确可靠,常用于校正压力测量仪。 优点：结构简单,使用方便,精确可靠,常用于校正压力测量仪。 缺点：由于水的惯性，动态特性差。 缺点：由于水的惯性，动态特性差。
二、机械压力表
图10－2 波纹管压力表 －
波顿管式压力表 波顿管式压力表
三、压力传感器
压力传感器：是一种能感受压力， 压力传感器：是一种能感受压力，并按一定规律将压力转换为电信 号的器件或装置。 号的器件或装置。 特点：体积小、精度高、惯性小,可用于持续监测气道压。 特点：体积小、精度高、惯性小,可用于持续监测气道压。 常用型：应变式、压阻式、电感式和电容式。 常用型：应变式、压阻式、电感式和电容式。
(一) 应变式压力传感器
Transducer） （Strain Gauge pressure Transducer）
又称可变电阻式压力传感器。 又称可变电阻式压力传感器。 原理：根据导体或半导体受力产生应变（伸长或压缩） 1、原理：根据导体或半导体受力产生应变（伸长或压缩）导致电阻变化进行 压力测量。 压力测量。 ρL R = （10－1） A ∆R 电阻－应变效应表达式： 电阻－应变效应表达式： = kε （10－5） R 常数） K：应变灵敏系数 （常数） ε：为轴向应变或应变
SPO2 = HbO2 × 100% Hb + Hbo2
它反映了血红蛋白与氧的结合程度。又称为功能性血氧饱和度。 它反映了血红蛋白与氧的结合程度。又称为功能性血氧饱和度。 3、血红蛋白对光谱的吸收特性
1 红 光 660nm 消光系数 红 外 光 940nm
0 HbO 2
－1 Hb
－2 600
700
800
900 波 长 (nm）
1000
oximetry工作原理 4、pulse oximetry工作原理 nm的红光和 的红光和940 nm红外光通过一动脉血管床后 HbO2吸收更多的红外 红外光通过一动脉血管床后， 当660 nm的红光和940 nm红外光通过一动脉血管床后，HbO2吸收更多的红外 光而让更多的红光通过，Hb吸收更多的红光而让更多的红外光通过 吸收更多的红光而让更多的红外光通过， 光而让更多的红光通过，Hb吸收更多的红光而让更多的红外光通过，因吸收特性 的差异，进而反映出氧合血红蛋白HbO2和还原血红蛋白Hb的量的差异， HbO2和还原血红蛋白Hb的量的差异 的差异，进而反映出氧合血红蛋白HbO2和还原血红蛋白Hb的量的差异，最后转换 SPO2进行显示 进行显示。 为SPO2进行显示。 SPO2的测定技术：分光光度法和光学体积描记术（ plethysmography）。 5、SPO2的测定技术：分光光度法和光学体积描记术（optical plethysmography）。 SPO2探头内 有两组发光二极管LED 分别发射660nm的红光和940nm 探头内， LED， 660nm的红光和940nm的红外 在SPO2探头内，有两组发光二极管LED，分别发射660nm的红光和940nm的红外 光的照射手指、脚趾或耳垂等部位，另一侧为光电探测器， 光的照射手指、脚趾或耳垂等部位，另一侧为光电探测器，检测每一波长的发射光 的光强，经信号处理，代入公式，查表即可求出SPO2 SPO2。 的光强，经信号处理，代入公式，查表即可求出SPO2。 搏动（AC）和非搏动（DC） 6、搏动（AC）和非搏动（DC）吸收
注意事项：根据流量大小不同，选择不同口径的传感器。 注意事项：根据流量大小不同，选择不同口径的传感器。 传感器探头应安装加热装置，并保持恒温。 传感器探头应安装加热装置，并保持恒温。 缺点：须在测量过程中不断校正。 缺点：须在测量过程中不断校正。
三、D-Lite 流量传感器
C
气流
A
B
2∆p Q = CdA ρ