呼吸力學參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)的研究.pdf

1、呼吸力學是以工程學的觀點和方法研究呼吸生理學中呼吸系統(tǒng)的力學問題。研究呼吸系統(tǒng)的力學問題，是希望能有助于對呼吸生理和病理的了解，因此研究的重點就在于呼吸力學參數(shù)的測量。呼吸力學參數(shù)的測量是肺功能評價和手術(shù)病人麻醉過程中對呼吸功能評價的重要方法，也是對呼吸機當前的狀態(tài)提供動態(tài)監(jiān)測的方法，這些在臨床上都具有重要的實際意義。 本文基于對流量和氣道壓力的實時檢測進而推導出相關(guān)呼吸力學參數(shù)的要求，設(shè)計了一種新型的呼吸力學參數(shù)測量系統(tǒng)。流量

2、傳感器的兩端分別連接病人氣道和呼吸機，它中間有一個帶限流孔的膜片，能將兩端的壓力差氣流引入到壓力傳感器。兩個不同規(guī)格的壓力傳感器分別將流量對應的壓差和氣道相對于大氣壓的壓差信號轉(zhuǎn)換成mV級的電壓信號。通過儀器放大器電路將兩路電信號放大，再由A／D轉(zhuǎn)換器變?yōu)閿?shù)字信號，送給單片機系統(tǒng)處理。單片機系統(tǒng)將這兩路數(shù)字信號計算處理后得到流量和氣道壓力值。流量、壓力和時間是呼吸力學的三個基本參數(shù)，而時間由采樣引入來決定。這樣單片機系統(tǒng)可以通過呼吸力學

3、參數(shù)的算法推導出相關(guān)18個呼吸力學參數(shù)。單片機系統(tǒng)將實時采集的流量和壓力值每個采樣頻率發(fā)送到上位機用于波形的顯示，同時將導出的參數(shù)每個呼吸周期發(fā)送一次到上位機用于參數(shù)的顯示。上位機可以通過工具欄上的設(shè)置來選取不同的呼吸模式和流量傳感器的類型。下位機將電路狀態(tài)、病人氣道信息等報警信息發(fā)送到上位機，提醒當前使用者注意病人、呼吸力學模塊或呼吸機的狀態(tài)。 本文針對呼吸力學參數(shù)測量系統(tǒng)要實現(xiàn)的功能和特性，明確了系統(tǒng)的規(guī)格和軟硬件的設(shè)計需求

4、，完成了系統(tǒng)硬件的設(shè)計、器件的選型和板卡的調(diào)試，完成了軟件的設(shè)計與測試。在完成軟硬件的設(shè)計調(diào)試后，通過與呼吸機測試儀的對比驗證了本系統(tǒng)能對呼吸力學參數(shù)進行實時準確可靠的監(jiān)測。在實驗室完成了流量與壓差關(guān)系曲線的標定，驗證了流量傳感器和壓力傳感器符合該測試系統(tǒng)的需要，滿足測試精度和規(guī)格。最后，本課題還對測量系統(tǒng)臨床應用時的風險做了分析，提出了風險分析的控制措施，并在軟硬件測試階段和臨床實驗中明確了風險分析控制措施驗證方案和驗證報告，為模塊產(chǎn)