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电磁血流量计

(2021-06-27 23:07:48) 百科
电磁血流量计

电磁血流量计

电磁血流量计是基于法拉第电磁感应定律,运用在心血管手术和有创外科手术的精密监控仪器。电磁血流量计由流量感测器和电路系统组成,其作用是将血流量转换成相应的电压信号。既可以连续地测量血管内血液的瞬时流速或平均流速,也能够用来测量人工心肺机、人工肾等工作时的血液流速,在医学临床、动物实验、医学研究中具有重要意义。

基本介绍

  • 中文名:电磁血流量计
  • 外文名:Electromagnetic Flowmeter
  • 一级产品类别:生理参数分析测量设备
  • 管理类别:Ⅱ类

发展历史

电磁血流量计在1936年首先由Kolin提出和使用,于1937年由Wetterer独立进行完善。早期的电磁血流量计主要由1个大直流电磁铁、1对电极、1个测量感测器组成,用于被麻醉动物的裸露大动脉在严格的实验条件下进行流量记录。
流量计的主要发展历程:
1. 使用正弦交流励磁磁铁,以消除那些无关的流量感应电压的交流信号的影响,直接耦合放大器的使用。
2. 解调技术的发展改进。
3. 引进方波和三角波励磁方式以方便噪声信号分离。
4. 适合手术植入的小型化电磁血流量计诞生。
5. 解决电路中造成的电气噪音对血流量计进行改进。。

基本构造

电磁血流量计由流量感测器和电路系统组成,电磁血流量计感测器又称作电磁探头,它的作用是将血流量转换成相应的电压信号。在电路系统中,脉冲发生器、控制器和激励器产生激磁电流送到电磁探头的励磁绕组中。探头输出的电压信号经测量放大器放大后再经低通滤波放大器就得到了血流信号,最后由记录器和指示器将血流量值记录和显示出来。如图所示。
电磁血流量计工作流程图电磁血流量计工作流程图

工作原理

电磁血流量计利用血管内流动的血液作为在磁场中运动的“导线”,血液是硷性导电体,服从欧姆定律和麦克斯韦方程。依据法拉第电磁感应定律由脉冲发生器、控制器和激励器产生机理电流送到电磁探头的励磁绕组中。由流量探头输出的电压信号经测量放大器放大后再经低通滤波器就得到了血流信号,最后由记录器和指示器将血流量值记录和显示出来。
当血液以速度v匀速流动时,在恆定磁场B中切割磁力线,感应出的电动势E值为:
其中:a为血管内壁半径,D为血管内壁直径

优缺点

优点:可测的最小血管直径可达1mm以下;结果较为準确;可以连续监测血流;可作为监测血流量的标準方法。
缺点:电磁血流测量属于有损伤性测量法,测量血管内血液流量时探头必须与血管壁贴合;易受外界电磁干扰的影响。

电磁血流量计分类

根据感测器和血管的相对位置可以分为血管外电磁血流量计和血管内电磁血流量计两种
1) 血管外电磁血流量计的血流感测器在血管的外面,分为钳型和管型两种,如图所示。
钳型感测器一般用于心血管手术的监护,使用时选择内孔径与血管外径紧密配合的探头,将被剥露的血管经感测器的开口滑入内孔中。
管型感测器一般用于动物实验中。使用时将被测血管切断,把血管套封于感测器的管口上,或用导管将血液引出体外,再把导管套封于感测器的管口上。由于导管口径可以适当选择,故管型感测器可适应的血管直径範围较宽。
血管外电磁血流量计血管外电磁血流量计
2) 血管内电磁血流量计的血流感测器在血管的里面,分为导管尖端型和外磁场式插入型两种。
导管尖端型电磁血流感测器是将血管置于导管尖端,用以测量血管内血流状态的感测器。由于体积的限制,这种感测器主要用于测量主动脉根部血流,并常常同时测量主动脉血压。这种方法难以简便地定量确定探头在主动脉中的位置,测量误差最高可达20%。由于导管插入血管后,会引起血流速度的增加,故在计算血流量时还须予以校正。
外磁场式插入型血流感测器的探头常在动物实验中测量血管中的血流量,使用时需由外界提供磁场,如图所示。
外磁场式插入行血流感测器外磁场式插入行血流感测器

故障和维护

1. 仪表无显示
出现此故障时,因首先检查电源是否接通,检查电源保险丝是否完好,检查供电电压是否符合要求,如果上述都正常,送回生产厂家维修。
2. 励磁报警
出现此故障时,应检查励磁接线X和Y是否开路,检查励磁线圈电阻值是否正常,以此判断转化器是否有故障。
3. 空管报警
出现此问题时,应检查测量流体是否充满感测器测量管,检查信号连线是否正确。检查流量感测器电极是否正常。
4. 测量的流量不準确
出现此情况时,应检查测流体是否充满感测器测量管,信号线连线是否正常,检查感测器係数、感测器零点是否按感测器标牌或出厂校检单设定。

扩展阅读

血管是血液循环系统运输迴路的通道,单位时间内血管中流通的血量称为血流量。血流量的大小,首先决定于心脏输出量的大小,同时也决定于血管对血流的阻力。血液正常的流通量标誌着心血管系统的正常功能。心脏和血管的病变都会影响血流正常运行,因此血流的测定对于检查心血管功能,诊断血管疾病等都有实际价值。
人体血液循环示意图人体血液循环示意图
除了临床诊断需要外,在一些外科手术特别是需要施行体外循环的心脏手术中,以及人在剧烈运动或处于某些环境因素影响下(如高温、重力、……)时,心血管系统负荷明显加大,为了研究心血管系统的调节反应,血流量测量就更重要。
1) 心输出量。血流量在肺动脉和主动脉处最大,因为此处血液刚离开心脏,这些地方的血流量称为心输出量。静息状态下正常成人的心输出量一般为3.5L/min-5L/min。
2) 每搏输出量。心输出量被心率数除,得到每次心博的血液排出量,称为每搏输出量。
3) 平均循环时间。循环血流总量除以心输出量。
4) 血流速度。单位时间内血液在血管中流过的距离,称为血流速度,通常以m/s表示。血流速度,在血管横截面的各处并不是常数;在血管中心处速度最大,在血管壁处速度减小至零。流过血管某一截面的血流量被该截面积除,即得到该处的血流平均速度。通常血流计所测量的是平均速度,而不是瞬时速度。
5) 血流量大小。首先取决于心输出量大小,同由也取决于被测血管的直径和血流速度;血流速度的测量範围一般为0-1m/s。血流量测量的频率範围一般为0-20Hz,在血流动力学研究中,频率範围往往取0-30Hz或更宽。
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