呼吸力學(xué)參數(shù)檢測系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、呼吸是人體的重要生理過程，在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)監(jiān)護技術(shù)中，呼吸監(jiān)測是一個重要組成部分。在醫(yī)學(xué)科學(xué)研究、運動學(xué)、軍事醫(yī)學(xué)中，呼吸監(jiān)測都是一項重要的生理指標(biāo)。目前，隨著人們生活水平的提高，越來越多的人開始關(guān)注包括呼吸監(jiān)測在內(nèi)的身體狀況的監(jiān)測。而在呼吸監(jiān)測中，呼吸力學(xué)參數(shù)的監(jiān)測是對呼吸功能的評價的重要方法，有助于對呼吸病理和生理的了解。呼吸力學(xué)參數(shù)監(jiān)測在一些醫(yī)療應(yīng)用中已經(jīng)成為一項重要工具。目前，國內(nèi)外在呼吸監(jiān)測領(lǐng)域主要是監(jiān)測出入呼吸出的二氧化碳濃度，參

2、數(shù)較為單一。然而隨著現(xiàn)在人們對呼吸監(jiān)測的關(guān)注的逐步提高以及對自身呼吸功能監(jiān)測的重視，不再滿足于僅僅這一個呼吸參數(shù)的監(jiān)測。
　　本研究從呼吸力學(xué)的角度去考慮人呼吸功能的監(jiān)測，以工程學(xué)的觀點和方法研究呼吸力學(xué)相關(guān)參數(shù)的監(jiān)測，主要是通過監(jiān)測人體呼吸氣體的與力學(xué)相關(guān)的參數(shù)，從而表征人的身體狀況以及指導(dǎo)臨床診治。本研究借鑒傳統(tǒng)的二氧化碳濃度監(jiān)測平臺，研制一種主流式的基于伯努利定律的呼吸力學(xué)參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)。該主流式呼吸力學(xué)參數(shù)檢測系統(tǒng)采用高精度

3、的差壓式壓力傳感器和低功耗的處理器元件，通過采用數(shù)字濾波技術(shù)來實現(xiàn)對患者呼吸力學(xué)參數(shù)信息的采集。在本研究中呼吸氣壓是主要的采集對象，而呼吸氣壓的采集與設(shè)計的呼吸管道密切相關(guān)，通過有限元分析法對呼吸管道進行仿真分析，繪制出結(jié)構(gòu)圖，然后通過3D打印加工出呼吸管道。然后，采用已選擇好的元器件和設(shè)計好的電路板搭建電路，之后對系統(tǒng)平臺進行調(diào)試，包括氣壓傳感器供電電壓的確定，電源電路的設(shè)計等，解決由于電源帶來的信號不穩(wěn)等問題。最后通過在預(yù)熱階段標(biāo)定

4、進行線性補償，實現(xiàn)信號監(jiān)測的精確度。
　　最后采用該系統(tǒng)進行相應(yīng)的實驗，包括呼吸管道驗證實驗，傳感器電壓選擇實驗，標(biāo)定實驗和呼吸實驗。通過長時間連續(xù)性實驗測試，該主流式呼吸力學(xué)參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)能夠直接在呼吸管道上對人呼吸力學(xué)參數(shù)進行實時連續(xù)監(jiān)測，而且不需要對人呼吸氣體進行任何處理。多名志愿者進行測試，結(jié)果表明該系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確對呼吸力學(xué)參數(shù)進行測量，具有良好的實時性和長時間連續(xù)監(jiān)測性。此外，該系統(tǒng)具有小型化，便攜性和簡單操作特點，方便患者