呼吸测量

一、 热管 式呼 吸流 量传 感器
二、热丝式呼吸流量传感器
三、热线式呼吸流量传感器
▪ 为了判断呼吸气流的方向，克服上述热丝 式传感器的不足，热线式呼吸流量传感器 较好地解决了识别呼气和吸气气流方向的 难点。
热线 式呼 吸流 量传 感器
钨丝桥路提供的气流方向识别信号
小结（十）
▪ 1、呼吸测量的主要参数； ▪ 2、呼吸频率测量 ▪ 3、肺活量测量 ▪ 4、呼吸流量测量
▪ 机械结构模型 ▪ 气体传输模型
呼吸系统机械等效图
(a)肺、胸廓系统模型 (b) 肺、胸 廓系统电类比电路
7.3 呼吸系统通气功能测量 7.3.1 呼吸测量的主要参数
▪ 1.呼吸频率 ▪ 2．潮气量 ▪ 3．每分钟通气量 ▪ 4．补吸气量 ▪ 5．深吸气量
▪ 6．补呼气量
7.3.1 呼吸测量的主要参数
增加了二氧化碳吸收器和记录系统，
7.6 肺顺应性测量
肺的顺应性是肺内气体容量的变化与相应胸腔内压力变化之比
小结（十二）
7.7 应变计式呼吸传感器
▪ 应变计式呼吸测量仪由呼吸流量传感器 和显示记录器两部分组成。
▪ 是一种速度式气体流量传感器，通过感 受气流动量达到测量气流速度进而测定 气体流量的目的。
▪ 间接测量式流量计。
▪ 差压式流量计、叶轮式流量计、电磁式 流量计、热式流量计、转子式流量计、 涡轮式流量计和超声多普勒流量计等。
7.4 呼吸频率测量
▪ 在临床或研究工作中，有时并不需要测量全部的呼 吸参数，而只要求测量呼吸频率，以此作为一种监 视指标。几种比较常见的呼吸频率传感器。
▪ 一、热敏电阻式呼吸率传感器 ▪ 二、应变式呼吸传感器 ▪ 三、阻抗式呼吸频率传感器 ▪ 四、变压器式婴儿呼吸监示器
▪ 显示或记录用的二次仪表可采用通用的 显示记录仪器。
7.7.1应变计式呼吸传感器结构和工作原理
电阻丝应变计组合件
100欧
二、应变计式呼吸传感器测量线路
应变计式呼吸传感器的输出曲线
1段为水平线，表明气流流量为零，被测者不作呼吸 动作。这条水平线以上为传感器的正输出，相应于 呼气过程。水平线以下为传感器负输出，相应于吸 气过程。Ⅱ段为深呼气。Ⅲ段为正常呼吸波形。Ⅳ 段为深吸气
体积流量计。
▪ 流量计大致可以分为两种基本测量原理： 容积式流量计
速度式流量计
1．容积式流量计
t
▪ 体积流量公式 V Qdt 0
▪ 借助流体本身动量对流体体积增量连续测 定。
▪ 活塞式流量计、摇摆式流量计、薄膜式流 量计、回转式容积流量计等等。如湿式气 量计，钟罩式气量计
2、速度式流量计
▪ 速度流量公式：Q=Av
轮
式
呼
吸
传
线
感 器
动
态
校
验
曲
应用：呼吸、耗氧量和温度数据
7.8.2 涡轮式呼吸传感器
▪ 涡轮式呼吸传感器的作用原理与叶轮式 呼吸传感器有相似之处。涡轮旋转系统 构成传感器的一次变换器。在气流作用 下涡轮发生旋转。将气流的一部分动能 转换成涡轮旋转的机械能，实现了气体 流速到涡轮转速的变换。
▪ 在一定的测量范围内，即气流的雷诺数 在一定范围之内，涡轮的旋转速度与气 流速度成正比。磁电变换器构成了传感 器的二次变换器，实现机械能到电能的 转换。
▪ 由于气流所造成的热量的变化量可用下式表达， ΔQ＝Aq＋Bq2+····
q为气体比热与气体质量流量的乘积，即： q=气体比热×质量流量
对于一般气体来说，在相当大的压力和温度范围内， 其比热与压力和温度无关，可以在此范围内把气体比 热当作常数。因此，热式流量传感器的热量变化量仅 是气体质量流量的函数，是一种质量流量传感器。
三 阻挡块式压差呼吸传感器
▪ 这是一种新型的压差式呼吸传感器，原理 上也是一种节流式压差气体流量传感器， 具有灵敏度高、尺寸小、重量轻、结构简 单等特点。
阻挡块式压差呼吸传感器结构示意图
阻挡块与压差测头的不同结构形式
传 感 器 使 用 时 的 安 装 形 式
7.10 热式呼吸传感器
▪ 热式呼吸传感器也是一种速度型气体流量 传感器：它是依据热量传导与气体流量相 关的原理设计的。气流经过热式流量传感 器内的热源时将会带走一部分热量，流量 越大，交换的热量也越大。
▪ 7．残气量和功能残气量
▪ 8. 肺活量
▪ 9. 肺总量
▪ 10. 时间肺活量 ▪ 11. 瞬时呼吸流量 ▪ 12. 累计呼吸流量 ▪ 13．呼吸时间比
肺量图
3
6
2
1
7
5
4
我国成年人肺容量的统计
▪ 以上这些呼吸功能参数都可以从肺量计或其它 呼吸测量仪上直接测定或者通过计算后间接测 得，但残气量或功能残气量除外。残气量不可 能用肺量计直接测定，一般是先求得功能残气 量，然后从功能残气量中减去补呼气量得出残 气量。
以容积式测量为主。
▪ 一、湿式气量计 ▪ 二、钟罩式肺活量计 ▪ 三、钟罩式呼吸代谢率测定器
湿 7.5.1 湿式气量计
式 气 量 计 的 结 构 示 意 图
7.5.2 钟罩式呼吸代谢率测定器
▪ 功能 测定肺活量，呼吸率、潮气量以及呼吸代
谢率等指标 ▪ 作用原理 钟罩式肺活量计基本作用原理相似的仪器，
第7章 呼吸测量
7.1 概 述
▪ 肺功能：呼吸时，气体交换过程（表7-1） ▪ 肺功能测试：成分的测试和评价
▪ 通气量：流量，压力和容积 ▪ 弥散功能：pH值、Po2和Pco2 ▪ 气体消耗：
7.2 呼吸系统模型
▪ 影响呼吸系统能力因素：
1、各组成部分：气道、横膈膜及有关肌肉
2ห้องสมุดไป่ตู้肺本身与血液交换气体性质
7.9 压差式呼吸传感器
▪ 利用在一定形状的流通管路中气流的压力 降落与流速的依从关系测定流量的。
▪ 包括两个主要组成部分： 流量变换器 压差变换器
一、层流元件式流量变换器
▪ 由层流元件构成的流量变换器，它的主要 特点是压力差与流量呈线性关系。
▪ 实现流量与压差变换的关键部分是安装在 变换器壳体内的层流元件，它们是由一簇 三角形的通道构成的
测量功能残气量
▪ 1、平静呼气末吸 入纯氧，呼出气体 收集在贮气袋中, 持续约七分钟。
2、测定贮气袋中气 体的总量，计算贮 气袋中含氮的总
3、计算功能残气总 量。
二、呼吸测量的主要方法
▪ 属于气体流量的测量。
▪ 用来连续测定单位时间内流过多少体积流 量的仪表称为流量计。因为它所测定的是
体积流量，所以这样的流量计又特别称作
▪ 涡轮转速与气体流量成正比，所以感应 线圈中感应电势信号的脉动频率也与流 量成正比。气体流量Q、感应电势信号频 率f之间的关系可表达为：
Q f
▪ 感应电势信号一般都比较微弱，传输过程中易受外 界干扰。所以本着信号“就近处理”的原则，可采 用一个简单的前置放大线路将磁电变换器感应线圈 的电势信号加以放大，然后再输送给相应的显示或 记录仪器。
7.8 叶轮式和涡轮式呼吸传感器
▪ 叶轮式和涡轮式呼吸传感器都属于速度 式流量传感器，它们都是利用转动部件 （叶轮或涡轮）的转动速度与流体流速 成正比的特性测量流量的。
一、叶轮式呼吸传感器 叶轮式呼吸传感器的结构示意图
叶
性 校 准 曲 线 的 示 例
轮 式 呼 吸 传 感 器 输 出
叶轮是传感器的一次变换器，它将气体的特流
▪ 应变计 ▪ 叶轮式和涡轮式 ▪ 压差式 ▪ 热式
作业（七）
1、常见的呼吸频率传感器有： ， ， 和变压器式婴儿呼吸监示器。
2、下列哪种呼吸流量测量属于速度式流量测 量方法：（ ）
A、湿式气量计
B、钟罩式肺活量计
C、应变计式呼吸测量仪 D、叶轮式呼吸 传感器
3、从下图呼吸代谢率测定器描记的呼吸曲线 中不能读出的参数有：（ ）
▪ 条件：层流 ▪ 关系：压差→流量
层流元件式流量变换器的结构
▪ 影响测量精度的因素： ▪ 1、气体流量-不同口径 ▪ 2、环境温度-恒温器
F1eisch型流量变换器产品系列规格
系 列 号 4/0 3/0 2/0 1/0 1 2 3 4 量程（升/ 分） 0.9 2.4 6 18 60 120 300 600 口 径 （ 毫 米 ） 7 7 7 11 19 30 45 60
7.4.1热敏电阻式呼吸率传感器
▪ 依据热敏电阻温度 特性设计的，属于 热式气体流速传感 器。
7.4.2 应变式呼吸传感器
将水银或其它电介液 （如硫酸铜溶液）密封 在细而软的弹性橡皮管 内，两端用充当电极的 金属塞堵住
外径2mm，内径0.5mm， 长度100mm
出现断裂缝隙，→导电橡胶
7.4.3阻抗式呼吸频率传感器
▪ 感应电势信号一般为毫伏级（有效值），经过前置 放大器放大后可达伏级。前置放大器的体积很小， 可以与磁电变换器组装在同一个壳体内。
涡轮式传感器与叶轮式传感器异同点
▪ 1区别：一次变换原理是相同的，但是二次变换原 理不一样。
▪ 2原理：叶轮式传感器采用光电调制原理，通过光 电效应把叶轮的机械转动变换成电信号输出。涡 轮传感器则采用磁电调制原理，通过磁电效应把 涡轮的转动变换成电信号。
A、呼吸率、
B、潮气量
C、耗氧速度
D、功能残气量
4、试说明用速度流量方法测量呼吸参数的 测量原理及它们的特点。
5、从下图应变计式呼吸流量计描记的呼吸曲 线中不能读出的参数有：（ ）
A、呼吸率、
B、潮气量
C、耗氧速度
D、功能残气量
关于应变计式呼吸传感器，下列哪个说法是 错误的（ ）
A可以测量呼吸气体流量B可以判别呼气和吸 气状态 C8个金属丝应变计正反面胶接的目 的是增大灵敏度 D 若采用半导体应变片灵 敏度没金属应变片高
7.9.2 电容式和差动变压器式压差变换
器
▪ 用于压差测量的换能原理不少，根据不同 换能原理制作的压差变换器的种类也较多， 这里只介绍两种可以与层流元件式流量变 换器配套使用的压差变换器：电容式压差 变换器和差动变压器式压差变换器
1、电容式压差变换器
2、差动变压器式压差变换器
压差式呼吸测量仪方框图
▪ 呼吸阻抗（也称肺阻抗）与肺容积之间存在着一 定的对应关系。
7.4.4变压器式婴儿呼吸监示器
条件： 1、几何形状相同； 2、中心轴线同心 3、原边幅值和频率 不变
婴 儿 呼 吸 监 示 器 的 方 框
图
7.5 肺活量测量
▪ 肺活量（包括时间肺活量）也是呼吸测量的
重要参数，经常作为一项单项指标加以考核， 特别在体检普查工作中更常使用。测量肺活量 单项指标的仪器种类不少，但从测量原理上看，
▪ 3优缺点：光电调制法对叶轮的转动不产生阻尼效 应，但结构比较复杂，并需要为光电元件和线路 配备专门电源。磁电调制法结构相对简单些，磁 电变换部分不需电源，但因为磁路系统的存在， 对涡轮转动有一定阻尼作用。
三、 便 携 式 叶 轮 呼 吸 计
便携式叶轮呼吸计优缺点
▪ 便携式叶轮呼吸计的测量精度不如标准肺 量计一类仪器，但对于一般精度要求不很 高的测量来说，是可以满足的。它还具有 一些明显的优点：体积小、便于携带；不 需要附加能源和设备；读数直观，使用方 便；成本低因此，很适合于临。床或家庭 使用，可以作为患者自我检查的工具。例 如，哮喘病、慢性支气管炎等患者可用它 来观察药物疗效。
速变换为叶轮的转速，在一定的测量范围内，
气体流速与叶轮转速成正比。
可以测量的参数： 呼吸曲线、呼吸频率、潮气量、呼气流量 及最大流量等。
误差的来源：
由于叶轮的运动惯性及叶轮转轴与轴承间摩擦力 矩等因素的存在，将会影响到传感器动态使用时 的精度。
例题：
测定潮气量时，当潮气量较小呼吸频率又较低时， 测量值将略低于实际值，出现负偏差；而潮气量 较大，呼吸频率也较高（大于25次／分）时，测 量值将略高于实际值，