傳感器

早在1910 年代 Megill大學的 L.V.King利用“流體的流動和熱傳遞，或者說流動著的

流體和固體之間的熱交換有著密切關系，用導熱、熱傳遞可求出流量、流速”這一原理，證

實了“當電流通過電阻線并加熱，當有氣體流過電阻線，則由于氣體的冷卻而使阻值發生變

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

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

斷探索；進一步用于病床前和診所的小型化肺活量計呼聲高漲，隨之形成了用 Fleish型與

Turbine型取代上述產品的時代。此時有不少人注意到正如前述 King所驗證的方法，實際上

也清楚用專線式流速傳感器測量其值的線性、重復性、瞬態反應，不論那一項都明顯優于其

它方法。美國國家航空航天局做了各種專線式實驗裝置，已證明了其優越性。盡管不少人注

意到 King所證實的方法，但是在臨床中沒有很快的出現有效的肺活量計的理由是，雖然熱

線方式優越，但是由于有一點不適合于人的呼吸測定。就是對于人的呼氣、吸氣只能得到單

方向正的輸出。不能區別呼氣與吸氣，不能連續測定呼吸。日本MINATO醫科學株式會社便同

日本國立大坂大學醫學部的研究小組共同研發，終于開發出可識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醫科學株式會社的專線式流

速傳感器是由一個鉑銠專線圈和由兩個平行夾住的銠線圈的一對鉑線圈組成。當中的鉑銠線

始終保持一定的溫度，同時各個鉑線與差動放大器相連做為一個電氣連接的線圈，在保持一

定溫度的同時運行著。這個差動放大器可檢測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。流量是由這個電壓變化計算得出。與此同時，傳感器內的氣

體靜止時，兩條鉑線的溫度相等，當有氣流流過時，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，兩者間產生溫差（阻抗差、電壓差）。差動放大器也立即將這個

壓差檢測出，隨著差值的極性（正負電壓為兩條鉑線所負載）的不同，將氣流信號轉變為電

信號，就可以連續測定呼氣和吸氣。肺中的氣體由肺呼出時發生收縮，相反在肺外的氣體吸

入肺時發生膨脹，這種收縮膨脹比率叫做 BTPS指數；同時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系；使上述的比率和 BTPS指數一致，我們的肺活量計

即自動的成為用 BTPS值檢測的流速傳感器，實際上還要考慮很多其他物理因素，經過大量

實驗和各種專線條件下的反復測試，終于成功地開發了用保持400℃專線，直接測量被測試者肺內氣體容量的基本數值的傳感器。