3、带自动消毒功能的肺活量计：设计、测试与应用

带自动消毒功能的肺活量计：设计、测试与应用

呼吸使人体暴露于多种污染物中，这可能引发一系列肺部疾病，从而导致对肺活量测试的需求增加。肺活量测定技术在20世纪的最后50年里不断发展，涉及到由欧洲呼吸学会（ERS）和美国胸科学会（ATS）批准的标准化和严格流程，以得出有效和具有诊断性的结论。本文将介绍一种带自动消毒功能的肺活量计，包括其工作原理、设计、测试结果等内容。

1. 涡轮气动流速仪

涡轮气动流速仪旨在将呼出的气流信号转换为任何电子系统都能处理的电信号。它由一个轴和一个螺旋桨组成，螺旋桨在气流的作用下绕轴旋转。该仪器易于实现，抗干扰能力强，价格和尺寸适合本研究规划的工作环境。通过传感器测量螺旋桨的转速，并根据这些转速计算气流，对气流进行积分即可得到呼气量。

• 呼出气流速计算 ：使用公式 ( v_f = v_h * c_t ) 计算呼出气流速，其中 ( v_h ) 是螺旋桨速度，( v_f ) 是气流速率，( c_t ) 是涡轮常数。
• 气流量计算 ：根据伯努利原理，使用公式 ( Q = A_c * v_f ) 或 ( Q = \pi * r^2 * v_f ) 计算气流量，其中 ( Q ) 是体积流量，( A_c ) 是圆形喷嘴面积。
• 肺容积计算 ：同样基于伯努利原理，通过公式 ( V = \int_{t_1}^{t_2} Q * dt ) 计算肺容积。由于体积流量在每个采样时间间隔都会更新，因此可以定义一条通过对应于 ( t_1 ) 时刻初始体积流量的点 ( A = (x_1, y_1) ) 和对应于 (