呼吸机中不可或缺的关键传感器——流量传感器

在正常情况下，人类通过呼吸进行生理活动，实现能量交换、氧气和二氧化碳的交换，以保持身体各组织器官的正常代谢。然而，在某些情况下，如中毒、神经肌肉麻痹、溺水等，呼吸功能可能受损，因此需要进行人工干预。在医疗领域中，输入氧气并使用呼吸机进行通气是不可或缺的。

 

人类通过呼吸肌肉的收缩使肺泡膨胀，胸腔内形成负压，进而吸入空气。呼气则相反。呼吸机的原理是利用压力差来模拟呼吸过程。为了控制这一过程，流量传感器发挥着关键作用。流量传感器已经被广泛应用于呼吸机中很长一段时间了。主要功能是将吸入和呼出的气体转化为电信号，供测量芯片处理，得到有关呼吸气量、每分钟通气量和通气速度等数据。

 

流量控制传感器在呼吸机中具有重要作用，通过监测压力和流量控制情况。这类传感器通常有三种类型：热丝式、压差式和超声式。

 

热丝式流量传感器的基本原理是将一根细金属丝（在不同温度下具有不同电阻）置于被测气流中。通过加热金属丝，使其温度高于流体温度。当被测气体流经热丝时，会带走部分热量，导致热丝温度下降。热丝在气体中的散热量与流速相关，因此引起热丝温度变化，并导致电阻发生变化。由此得到流速信号，并通过适当的信号转换和处理得出气体流量的数值。一般情况下，电热丝会加热到约180摄氏度。根据热力学原理，如果在单位面积内流速增加而空间面积不变，电热丝的温度下降速度也会加快。为了保持180摄氏度的电热丝温度，需要增加电流，从而获得流速值。

 

该传感器的优点是反应速度快，为10毫秒至1毫秒，而其他传感器为50毫秒。与其他通气量传感器相比，压力损失非常小。这种结构在早期就已经发展起来。然而，在后期使用过程中，电热丝会有一定的损耗，导致维护成本增加。此外，呼吸机中的这种结构容易消毒除菌。只需将其浸泡在医用酒精中一个小时，然后晾干即可。