（3）湍流：流体各部分相互混杂，
形成漩涡，流线极不规则。 湍流特点： ①层间有物质交换。 ②有响声。 ③截面中间流速几乎相同。
湍流截面上流速分布
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造成湍流的因素： 流体速度v，流体密度ρ，粘滞系数η及
管径r。
雷诺数：判别流体的流动状态。
Re100层 0 流
Re vr1R0e0105R0e湍 01流 50过 0 渡流
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二、流体的运动 ：
(1) 连续性方程 对于作稳定流动的不可压缩流体来说，在同
样的时间内流过两截面的流体体积应该相等（质量守 恒） 。
v1
S2
v2
S1
该表达式称为连续性方程(equation of continuity)。其中S 表示与流管垂直截面的面积，V表示横截面上点的流速。
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（一）应变式压力传感器
原理：
弹性元件在外力作用下产
生弹性变形；
使粘贴在它表面的电阻应
变片也产生变形，电阻应变 片变形后，其阻值将发生变 电极
化；
再经相应的测量电路把这
基座
一电阻变化转换为电信号；
测量电信号的变化量。
应力方向
镀膜电阻 绝缘膜
图3-7 粘贴式应变片
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（一）应变式压力传感器
主要部件及作用：
弹性元件：承受传感器所受 的外力，产生弹性形变；
电阻应变片：传感元件，把 测压问题，经过传感器，变 为测电阻变化的问题；
检测电路：把电阻应变片的 电阻变化转变为电压输出， 惠斯登电桥是应用最广泛的 传感信号接收电路。
通过检测人体阻抗的变化，可间接监测相应 的容积变化
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阻抗法测量呼吸波原理
当人体呼吸时，胸部的起伏造成胸阻的变化 利用心电电极向人体施加100kHz以内的高频信号 胸阻的变化调制高频信号的幅度 通过相同心电电极将调制后的信号检出 该调制信号经电路处理，成为呼吸波信号，计算得到
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丹尼尔·伯努利： (Daniel Bernoulli 1700
～1782)瑞士物理学家、数学家、医学家 。1700年2月8日生于荷兰格罗宁根。
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伯努利方程的应用
空吸作用：喷雾器、雾化器
空吸作用原理 水流抽气机
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二、流体的运动 ：
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湍流对麻醉机设计的影响
麻醉机、呼吸机中流量通常低于临界 流量，气流以层流为主。
气流管路造成湍流的原因：扭曲、内 壁粗糙、接头成角、狭窄等。
一般避免湍流的措施：缩短长度、增 大内径、内壁光滑、弯度缓和等。
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三、流体的压强 ：
压力指垂直作用在物体表面的力，单位为牛顿(N)。 压强指物体单位面积上受到的压力，单位为帕斯卡(Pa)。 二者关系为：压强=压力/受力面积，1Pa = 1 N/m2。
压强分绝对压强和相对压强 绝对压强指相对于绝对真空所测得的压强； 相对压强指相对于大气压所测得的压强； 相对压强=绝对压强-大气压。
压强单位为kPa、mmHg和cmH2O， 换算关系为1kPa =7.5 mmHg＝10.2 cmH2O。
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第二节 通气频率监测
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测量的方法呼Βιβλιοθήκη 频率激 励 脉 冲发 生 器
LL RA
人 体
胸 廓
LL RA
前 置
放 大
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光 电
隔 离
解 调
放 大
滤 波
A/D 转 换
CPU 计 算
D/ A 转 换
图3-4 呼吸检测图
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显 示 波 形
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第三节 气道压监测
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气道压定义：是机械通气时，推动一定容量 气体进入肺时所产生的压力，反映通气时所 遇到的阻力。
麻醉设备学
温州医学院 阮肖晖 温州医学院附属第一医院 朱伟
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第三章 呼吸功能监测仪器
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第一节 概述
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一、流体的连续介质模型：
流体的定义：液体和气体没有固定的形状，在力的作 用下，其一部分相对于另一部分容易发生运动，该性质称 为流动性。由于这种流动性，把液体和气体合称为流体。
实际流体特点： ➢由大量分子构成； ➢分子做不规则的运动； ➢分子间存在着间隙，分子本身具有体积； ➢运动非常复杂，难以研究。
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一、流体的连续介质模型：
假想的流体模型—流体微元：由足够量的分子组 成，连续的充满其所占的空间，彼此无任何间隙，即 “连续介质模型”。流体微元的参数，如压强、速度、 密度等在大多数情况下看成是连续分布的。
表盘
表针 表芯
杠杆 传感膜盒
图3-6 膜盒压力表
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三、压力传感器
传感器定义：指能感受规定的被测量物并按照一定的 规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件 和转换元件组成，其作用为感受一种量并把它转换成 另一种量，这种转换也可以看成是能量的转换，因此 也称为换能器。
要求：灵敏度高且惯性小 优点：能够显示波形、并能计算相关力学参数，实现 数字显示。 用于动态压强测量的传感器主要方式有应变式、压阻 式及电感式。
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二、流体的运动 ：
(2) 伯努利方程 前提：理想流体，绝对不可压缩又无粘滞性的流体。
P 2 1ρv2 ρgh 常量
此式称为伯努利方程(Bernoulli equation)即总流机械能守恒方程。其 中P表示压力；h表示该断面中心离水 平基准面的垂直距离；v表示断面上的 平均速度。
临床观察法：一定时间内胸腹起伏，或鼻孔棉
花毛摆动
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通过呼吸气的各项参数曲线周期换算 ，f T
阻抗法：电阻抗容积描记法(electrical
impedance plethysmography)
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阻抗法
当导体的容积发生变化时，其体积变化的百 分比等于电阻变化的百分比
当激励信号的频率不高时，生物阻抗主要表 现为电阻性
气道压监测的意义：了解肺通气、气道和呼 吸环路有无异常的最简便方法。
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一、U形管水柱压力计
一端与气道连通，水柱 的高度差即为气道压
准确，但动态特性差
H
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图3 -5 U形管水柱压力计
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二、机械压力表
压力表金属膜片与气道连 接 应变膜片受压形变，产生 垂直位移，位移大小与被 测气体压力成正比 垂直位移经杠杆系统转变 为圆周运动，再经齿轮传 动机构放大后 指针指示压力值