呼吸机流量传感器
呼吸机流量传感器的原理和应用
Ｐｒｎｃｐｌ ｎ ｉ ｉ ｅ ａ ｄ Ａｐｐ ｉａ ｉ ｎ ｏ ｏ Ｓｅ ｏ ｎ Ｖｅ ｉａ ｏ ｌｃ ｔｏ ｆＦｌ ｗ ｎｓ ｒ ｉ ｎｔｌ ｔ ｒ
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图 １ 热 丝 式 流 量 传 感 器 原 理 图
人 和 呼 出气 体 流 量 ：安 装 在 吸气 系 统 前 端 的 空 气 和 氧 气 流 量 传感 器生成 的信 号能 帮助微 处理 器对 阀 门进行 控制 ， 以 提 供 患 者 所 需 要 的 氧 浓 度 ；流 速 和 流 量 的 检 测 值 还 直 接 影 响 到 呼 气 与 吸气 时 相 的 切 换 、 钟 通 气 量 上 下 限 的报 警 、 分 流
流量 传 感 器 在 呼 吸机 中 的应 用 已有 近 ３ Ｏ年 的历 史 ， 中 在
高 档 呼 吸机 中被 普 遍 使用 。它 作 为 呼 吸 机 气 路 系 统 的重 要 部 件 ， 责 将 吸入 和 呼 出 的气 体 流 量 转换 成 电信 号 ， 给信 号 处 负 送 理 电路 完 成 对 吸 入 和 呼 出潮 气 量 、 分钟 通 气 量 、 流速 的检 测 和
的具 体 应 用 ， 为 工 程技 术和 临床 应 用 人 员在使 用 、 护 维修 、 洁 消毒 等方 面提 供 一 些 帮 助 。 可 维 清
【 词 ］ 流 量传 感 器 ； 关键 呼吸 机 ； 理 ； 声 波传 感 器 原 超
呼吸机流量传感器的测量原理与维护保养_陈荣
收稿日期：2013－01－10呼吸机流量传感器的测量原理与维护保养陈荣，黄焕炜（中山市中医院设备科，广东中山528401）〔中图分类号〕TH777〔文献标识码〕B〔文章编号〕1002－2376（2013）04－0085－03〔摘要〕本文介绍了几种常见进口呼吸机流量传感器的测量原理与维护保养。
〔关键词〕呼吸机；流量传感器；机械通气；定标；细菌过滤器流量传感器是一种能感受流体流量并转换成可用输出信号的传感器。
传感器技术应用于临床医学，主要用来检测人体生物信号，在呼吸机上作为容量和流量的监测部件得到了广泛的应用，它的精确度决定呼吸机送气的控制精度，它的应用方便医务人员了解病人的呼吸状况，然后进行一个用药或机械通气的治疗。
从检测技术上来分，主要有如下三种。
1压差式流量传感器是通过二个测压孔和专门的孔板、流量喷嘴和文丘里管等限流装置产生与流量有关的压降，压力传感器检测压降，依据贝努利定律和质量守恒原理换算出流量，此类传感器低流量时检测曲线呈非线性，需要配置软件校正，从而将使用范围提高，结构上部分呼吸机在限流装置上还安装了限流片。
2热丝式流量传感器（或称作晶体热膜式流量传感器）是把气体流过热丝（或热膜）时的温度变化量转换为流量进行检测，热量控制系统通过增加电流保持热丝恒温，气体流速与电流产生量成比例，流量和电流是非线性关系；线性化的实现通过微处理器及软件进行，以便产生可重复性流速的分布。
3超声式流量传感器目前市场上常见的超声流量传感器有两种：时差法和多普勒法。
时差法指通过测量超声波脉冲顺流和逆流时往返于两个换能器之间的时间，来确定管道内气体流速的技术；多普勒法是通过测量超声信号从流体中运动的颗粒上反射回来的频率变化，来确定流体流速的技术。
在呼吸机中使用的超声流量传感器大多采用时差法。
时差法原理是利用超声波在流体中传播速度与在静止媒介中传播速度不同，其变化值与媒介流速有关，通过测量流动气体中超声传播速度的变化来测定流速和流量。
呼吸机用气体质量流量传感器产品说明书
呼吸机用气体质量流量传感器产品说明书呼吸机用气体质量流量传感器产品说明书1.产品概述1.1 产品简介：本产品是一种呼吸机用气体质量流量传感器，用于测量呼吸机中气体的流量，确保呼吸机正常运行。
1.2 产品特点：- 高精度测量：采用先进的气体质量流量传感技术，保证测量的准确性和稳定性。
- 安全可靠：完善的安全防护措施，确保呼吸机使用过程中的安全性。
- 易于安装：符合呼吸机标准接口尺寸，便于安装和替换。
2.技术规格2.1 测量范围：0-10 L/min2.2 精度：±2%（满量程）2.3 响应时间：小于100 ms2.4 工作温度.5°C-40°C2.5 工作湿度.15%-85%3.产品结构及接口3.1 产品结构：本产品由传感器模块、通信线路板和外壳组成。
3.2 接口说明：- 气体接口：采用标准呼吸机连接接口，方便与呼吸机连接。
- 通信接口：采用RS232通信接口，便于与呼吸机系统进行通信。
4.安装使用说明4.1 安装：将本产品与呼吸机连接接口对齐，旋转固定螺钉进行紧固。
4.2 使用：接通电源，启动呼吸机系统，根据系统要求进行设置，即可正常使用。
5.维护与保养5.1 清洁：定期使用干净软布擦拭产品外壳，并保持接口干燥。
5.2 检修：如发现产品故障或异常，应立即停止使用，并联系售后服务部门进行维修。
6.包装与运输6.1 包装：产品将在出厂前进行适当的包装，以确保在运输过程中不受损。
6.2 运输：采用适当的运输工具和包装，避免碰撞和摔落，确保产品的完好。
7.附件本产品说明书附带以下附件：- 安装图纸- 电气接口图- 技术规格表- 售后服务联系方式8.法律名词及注释- 气体质量流量传感器：用于测量气体流动速度和质量的传感器。
- 呼吸机：用于辅助或替代人体自然呼吸功能的医疗设备。
呼吸机流量传感器的工作原理及故障分析
呼吸机流量传感器的工作原理及故障分析惠强，王权，王鹏（通信作者）徐州医学院第二附属医院设备科（江苏徐州221006)〔关键词〕呼吸机；流量传感器；原理；常见故障；检修过程〔中图分类号〕TH789 〔文献标识码〕B〔文章编号〕1002 -2376 (2017) 08 -0049 -02呼吸机主要功能是利用呼吸机自身的机械动作人工地协 助患者进行吸气和呼气，但它无法替代肺生理功能中的通气 作用（气体的吸人和呼出）和换气作用（吸收〇2和排出 C02)[1]，而是作为对患者的呼吸支持和治疗。
呼吸机主要包括电路部分、气路部分和操作控制面板，通过这三部分完成了控制、指挥、监测、显示、报警、参数调节设定以及气体 的供给。
同时还包括许多传感器，如流量传感器、压力传感 器、氧传感器（氧电池）、温度传感器等，这些传感器起到 了监测患者端通气情况的至关重要作用。
本研究介绍流量传 感器的作用原理及与流量监测相关的常见故障维修案例[2]。
1工作原理流量传感器在呼吸机中主要对潮气量和流速进行监测控 制，通过监测出的信号帮助微处理器对阀门进行控制，以提 供患者所需的氧浓度；监测到的流速和流量还直接影响到呼 气与吸气时相的切换、分钟通气量上下限的报警、流量触发 灵敏度、气流实时波形和P- V环的监测显示等等[3]。
从检测技术上来分，流量传感器可分为电热丝式流量传 感器、热模式流量传感器、压差流量传感器和超声式流量传 感器。
其中电热丝流量传感器较为常用，其基本原理是将金 属丝（随着温度的变化金属丝的阻值也发生相应的变化）放 置在被测气流中，并使金属丝流过电流产生热量，使其温度 高于流体的温度。
当被测气体流过加热的金属丝时，会带走 热丝的一部分热量，导致热丝温度下降，而热丝在气体中的 散热量与流速有关，散热量导致热丝温度变化同时引起电阻 值发生相应变化，电阻的变化值反映出的就是流速信号随即 转变成电信号，最后经过电信号处理后就完成了实时监测气体流量大小[4]。
详解呼吸机中常用的传感器技术
详解呼吸机中常用的传感器技术呼吸机在现代临床医学中作为能人工替代自主通气功能的有效手段，已普遍用于各种疾病所致的呼吸衰竭、大手术期间的麻醉呼吸管理、呼吸支持治疗和急救复苏中，在现代医学领域内占有十分重要的位置。
全球疫情持续发酵，让呼吸机在国外成为仅次于口罩和厕纸的“急需品”。
昨天为大家介绍了呼吸机中使用的流量传感器（文章链接：需求大增！救命的呼吸机全球紧缺！），其实在呼吸机中通常会用到以下七类传感器。
01气体流量传感器此类传感器监测患者的呼吸状况，然后在患者开始呼气时发送信号通知睡眠呼吸机以降低风扇的速度，减少患者呼气时的阻力，以免患者觉得呼吸时好像自己在跟机器“对抗”而产生不适感。
呼吸机使用气体质量流量传感器来检测呼吸循环，令患者感到更为舒适，因此比没有此项功能的机器更为常用。
炜盛F1031微流量传感器用在呼吸机中的气体质量流量传感器需要提供高分辨率和精确的传感能力，以便感应较弱的气流变化，更精准地控制输送给患者的空气流量。
这些传感器需要能够精确测量提供的空气流量，并感知气流的存在与否。
另一个重要的考虑事项是功耗。
低电压损耗使得呼吸机可由电池供电，这赋予患者更大的使用灵活性和自由度。
最后要说明的是，在患者试图入睡时，应控制呼吸机电机发出的噪音，这一点很重要。
电机噪音或嗡嗡声过大都会影响患者睡眠，这与呼吸机的初衷相悖。
如果压降（压降等于传感器的电阻）灵敏性过高，电机工作就比较费力，因此需要气体质量流量传感器和相对较低的压降，否则将会增加噪音且缩短电机的使用寿命。
02 血氧传感器血氧传感器可帮助医生诊断睡眠呼吸暂停。
测量血氧浓度是衡量睡眠期间呼吸效率的重要信号之一。
有时患者完成呼吸动作，但不吸入足够的氧气进入肺部，因此血液中的氧气浓度显著降低。
血氧传感器包括专用光电元件和完整的传感器解决方案。
脉搏血氧饱和度测量（SpO2）产品系列包括可重复使用的指夹式探头，软硅胶指套探头和一系列一次性传感器组件。
奥松电子气体流量传感器AFM3000产品手册说明书
气体流量传感器产品手册AFM3000特性低压损流量范围：±200slm(双向)精度1.5%读数(典型值)快速响应完全校准和温度补偿零位漂移小产品概述AFM3000传感器是奥松电子的数字流量计，专为呼吸机应用而设计。
它以高超的精确度测量空气，氧气和其他非侵蚀性气体的流量。
风道内采用特殊设计，使得通过传感器的流动体的压损非常低，使其性能适用于各种苛刻的应用场景，例如医疗通风和呼吸应用。
AFM3000采用5V电源电压工作，具有数字I2C接口。
输出测量结果经过内部校准和温度补偿。
这款传感器的卓越性能基于奥松电子的传感器技术，内部由一个热式传感芯片和一个高性能集成24位AD采集的CMOS微处理器相连接。
气体流量由热传感器芯片测量，确保了非常快的信号处理时间和相比同类产品有最佳精度且具备双向测量功能。
应用范围医疗、过程自动化、燃烧器控制、燃料电池控制、光谱学、环境监测、实验室。
OEM行业定制与解决方案我司致力于研发各类传感器，有专业的研发实验室及仪器设备，配套多种仿真环境实验条件，打造高品质产品生产与检验工艺。
流量传感芯片是我司自主研发生产制造的芯片之一，可根据应用现场与客户需求定制作流量量程和设计独立的风道结构，专业为客户提供整套应用解决方案。
目录一、传感器性能 ................................................................................................................................................. - 3 -二、传感器电气特性 ......................................................................................................................................... - 4 -三、传感器通信 ................................................................................................................................................. - 4 -3.1 I2C通信接口特征与时序 ................................................................................................................... - 5 -3.2 传感器数据采集 ................................................................................................................................. - 5 -3.3读取设备ID ......................................................................................................................................... - 5 -3.4复位指令 .............................................................................................................................................. - 6 -3.5 AFM3000传感器I2C命令定义 ........................................................................................................... - 6 -3.6 AFM3000微流量传感器CRC计算例程 .............................................................................................. - 6 -3.7流量换算公式 ...................................................................................................................................... - 7 -四、引脚定义...................................................................................................................................................... - 8 -五、传感器典型电路 ......................................................................................................................................... - 8 -5.1 典型电路连接 ..................................................................................................................................... - 8 -六、外形尺寸（单位：mm） ............................................................................................................................. - 9 -6.1 AFM3000外形尺寸 .............................................................................................................................. - 9 -6.2机械配件 .............................................................................................................................................. - 9 -七、流量计型号列表 ....................................................................................................................................... - 10 -八、注意事项.................................................................................................................................................... - 10 -8.1校准方向 ............................................................................................................................................ - 10 -8.2入口流动条件 .................................................................................................................................... - 10 -8.3温度补偿 ............................................................................................................................................ - 10 -8.4传感器处理 ........................................................................................................................................ - 11 -8.5 ESD.................................................................................................................................................... - 11 -九、精度声明.................................................................................................................................................... - 11 -十、重要警告.................................................................................................................................................... - 11 -一、传感器性能1表2：介质兼容性和材料1除非另有说明，否则所有传感器规格均在25℃且VDD = 5V且绝对压力= 966 mbar的条件下有效2 AFM3000-200型号为±200slm量程，其它型号见表103在20℃和1013 mbar下以每分钟标准升4在理想的入口和出口条件下，VDD = 5V，25℃，绝对压力= 966 mbar5包括偏移，非线性，滞后6传感器水平位置（请参阅第8.1节）7跨度或偏移值，以较大者为准8与校准温度相比，温度变化引起的偏移二、传感器电气特性电气特性，如休眠功耗，测量功耗等，都取决于电源。
呼吸机流量传感器种类、特点及未来发展
益和经 济效益 ，使病人 和 医院达到 了双赢 。
Ｓ ｎｔ ｅ ｉ ｎ ｔｕ ｔｏ ｆｔ ｅ Ｈ ｏ ｐ ｔ ｌＮｅｗｏ ｋ ｙ ｈ ｓｓ Ｃｏ ｓｒ ｃ ｉｎ ｏ ｈ ｓ ｉａ ｔ ｒ
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中，流速越 大 ，电热 丝降温 越快 ，那么 电热丝就需 要更 大的 电量 维持稳 定 的温 度 （８ ￣ ；由于热丝 １０Ｃ）
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医院 信息 化建 设 已成 为 医院发 展 的必 要途 径 ， 医院信息 化 网络 建设投 资从长远 看 ，提 高 了医院综
量 监测和校 正 ；压 缩空气 ，氧气按 设置所 需 的 比例 混合后 ，通过 管道 及 相关 伺 服 阀 门 以设置 的气压 ，
呼 吸机流量 传感器 在呼 吸机使用过 程 中的主要 功 能是监测 压力 和流量 的部件 。其种类 主要有 ：热
丝式 、压差式 和超 声式 三种 。
３ 特点
用呼 吸机 。 ２ 种类
用辅助 呼 吸的机械抢救 呼 吸衰竭患 者 已成 为现
代 医院不 可缺少 的手段 。而任何 一台 呼吸机的 工作
原理都 在于建 立一个 大气两 肺泡压差 ，达 到肺 的通 气 。其基 本结 构主要 有气路 和电子控 制两大 部分组
《呼吸机用流量传感器技术要求》编制说明
团体标准《呼吸机用流量传感器技术要求》征求意见稿编制说明1.工作概况1.1任务来源根据中国机械工业标准化技术协会《关于印发2023年第二批团体标准制修订计划的通知》（中机标字[2023]14号），《呼吸机用流量传感器技术要求》列入2023第二批团体标准计划。
流量传感器是呼吸机、麻醉机、制氧机、咳痰机、肺活量计、吸氧计等医疗设备关键核心部件，国产的流量传感器在精度和响应速度等性能方面尚无法满足医用呼吸机、麻醉机等医疗设备要求，长期依赖进口，且供应短缺、不稳定，TSI和SENSIRION 等进口高性能流量传感器的垄断地位凸显。
尽快打破该卡脖子状态已迫在眉睫。
本标准总结了我国产品生产与使用实践的经验，汲取了最新的科研成果，同时考虑了不同产品与应用环境，将对本行业内的产品起到优化生产流程、规范生产标准、提高生产质量、促进技术创新的作用，有利于促进产业化进程，对指导产品的发展方向与拓展应用领域将发挥积极作用。
经标准起草工作组讨论，为了推动《呼吸机用流量传感器技术要求》项目落地，经协商一致，同意将本标准命名为《呼吸机用流量传感器技术要求》。
1.2标准起草单位和起草人本标准起草单位包括：机械工业仪器仪表综合技术经济研究所、汉威科技集团股份有限公司、深圳高性能医疗器械国家研究院有限公司、深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司、郑州炜盛电子科技有限公司、河南中敏传感器技术研究院有限公司,北京谊安医疗系统股份有限公司、北京东土科技股份有限公司、首都医科大学附属北京友谊医院。
本标准起草人包括：周学良、刘帅、李钟琦、金贵新、武传伟、周小勇、江洪伟、郭琦、陈伟、渠娜娜、刘建钢、李靖、尹红霞、吴礼进、万丽雯、刘加龙。
1.3主要工作过程2022年3月6日，《呼吸机用流量传感器技术要求》标准起草会议在线上召开，16名标准起草工作组专家参与了本次会议，会议讨论了标准的技术框架和任务分工，并于6月23日完成了材料汇总，形成了标准草案。
2022年10月24日，《呼吸机用流量传感器技术要求》标准起草工作组第二次会议以网络的形式召开，会议详细讨论了标准的主体内容，各参与单位提出了修改意见，并责成机械工业仪器仪表综合技术经济研究所刘帅进行技术审查和修改。