傳感器

早在1910 年代 Megill大學(xué)的 L.V.King利用“流體的流動(dòng)和熱傳遞，或者說流動(dòng)著的

流體和固體之間的熱交換有著密切關(guān)系，用導(dǎo)熱、熱傳遞可求出流量、流速”這一原理，證

實(shí)了“當(dāng)電流通過電阻線并加熱，當(dāng)有氣體流過電阻線，則由于氣體的冷卻而使阻值發(fā)生變

化，利用這種阻值變化便可測(cè)出氣體的流速”這一新的氣流測(cè)定方法的有效性。隨著臨床檢

查的重要性增加，人們從水封式的肺量計(jì)、不需水的骨架膜式肺量計(jì)與滾動(dòng)帶式肺量計(jì)的不

斷探索；進(jìn)一步用于病床前和診所的小型化肺活量計(jì)呼聲高漲，隨之形成了用 Fleish型與

Turbine型取代上述產(chǎn)品的時(shí)代。此時(shí)有不少人注意到正如前述 King所驗(yàn)證的方法，實(shí)際上

也清楚用專線式流速傳感器測(cè)量其值的線性、重復(fù)性、瞬態(tài)反應(yīng)，不論那一項(xiàng)都明顯優(yōu)于其

它方法。美國國家航空航天局做了各種專線式實(shí)驗(yàn)裝置，已證明了其優(yōu)越性。盡管不少人注

意到 King所證實(shí)的方法，但是在臨床中沒有很快的出現(xiàn)有效的肺活量計(jì)的理由是，雖然熱

線方式優(yōu)越，但是由于有一點(diǎn)不適合于人的呼吸測(cè)定。就是對(duì)于人的呼氣、吸氣只能得到單

方向正的輸出。不能區(qū)別呼氣與吸氣，不能連續(xù)測(cè)定呼吸。日本MINATO醫(yī)科學(xué)株式會(huì)社便同

日本國立大坂大學(xué)醫(yī)學(xué)部的研究小組共同研發(fā)，終于開發(fā)出可識(shí)別呼氣和吸氣的專線式流速

傳感器，并于 1976年 6月15日在美國取的**。

H ：專線每秒所失熱量I ：專線溫度

K：氣體導(dǎo)熱率d ：專線直徑

T：專線溫度ρ：氣體密度

T0：氣體溫度C ρ：氣體定壓比熱

υ：氣體流速

日本 MINATO醫(yī)科學(xué)株式會(huì)社的專線式流

速傳感器是由一個(gè)鉑銠專線圈和由兩個(gè)平行夾住的銠線圈的一對(duì)鉑線圈組成。當(dāng)中的鉑銠線

始終保持一定的溫度，同時(shí)各個(gè)鉑線與差動(dòng)放大器相連做為一個(gè)電氣連接的線圈，在保持一

定溫度的同時(shí)運(yùn)行著。這個(gè)差動(dòng)放大器可檢測(cè)出鉑銠線的電壓變化，被氣流冷卻的鉑銠線為

保持原有的溫度立即輸入電壓。流量是由這個(gè)電壓變化計(jì)算得出。與此同時(shí)，傳感器內(nèi)的氣

體靜止時(shí)，兩條鉑線的溫度相等，當(dāng)有氣流流過時(shí)，上流的鉑線被氣流冷卻，下流的鉑線由

通過鉑線的高溫氣流加熱，兩者間產(chǎn)生溫差（阻抗差、電壓差）。差動(dòng)放大器也立即將這個(gè)

壓差檢測(cè)出，隨著差值的極性（正負(fù)電壓為兩條鉑線所負(fù)載）的不同，將氣流信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡?/span>

信號(hào)，就可以連續(xù)測(cè)定呼氣和吸氣。肺中的氣體由肺呼出時(shí)發(fā)生收縮，相反在肺外的氣體吸

入肺時(shí)發(fā)生膨脹，這種收縮膨脹比率叫做 BTPS指數(shù)；同時(shí)考慮為使專線保持一定溫度，冷

卻專線溫度和電壓變化間呈一定比率關(guān)系；使上述的比率和 BTPS指數(shù)一致，我們的肺活量計(jì)

即自動(dòng)的成為用 BTPS值檢測(cè)的流速傳感器，實(shí)際上還要考慮很多其他物理因素，經(jīng)過大量

實(shí)驗(yàn)和各種專線條件下的反復(fù)測(cè)試，終于成功地開發(fā)了用保持400℃專線，直接測(cè)量被測(cè)試者肺內(nèi)氣體容量的基本數(shù)值的傳感器。