自主设计式通气模式技术的研究

论文摘要

呼吸机是医疗卫生行业必备的一种医疗设备,对挽救病人生命起着至关重要的作用。随着计算机辅助技术以及虚拟仪器技术的迅速发展和应用,呼吸机作为一种医疗器械也得到迅速发展。但是,目前的呼吸机在通气模式方面还有很多不足,主要表现在呼吸机内的通气模式固定,限制了呼吸机的适用范围。本课题通过对常用通气模式进行分析和总结,提出了一种全新的智能通气模式——自主设计式通气模式,搭建了自主设计式流速控制通气模式系统,扩大了呼吸机的适用范围并验证了此通气模式理论的正确性及可行性。主要研究成果如下:首先,结合呼吸生理理论,基于传统的通气模式控制机制提出了自主设计式通气模式,建立了相应的动态模型,进行了理论分析和研究,为呼吸机通气模式系统的设计提供了理论依据。其次,在KCH806型呼吸机气路系统的基础上搭建了自主设计式流速控制通气模式的气路系统,进行了整个系统软硬件系统构建及调试。根据系统设计方案,设计了控制电路和信号调理电路,选择了气路系统硬件和满足系统性能需求的下位机,确定了与上位机的通讯方案。以LabVIEW为开发平台,设计了自定义通气模式的人机交互系统,实现了模块划分和数据收发等功能,并通过主控制模块实现所有功能的融合,完成了对气路系统的控制和检测。最后,对系统进行集成,通过实验所得数据对理论模型进行验证。实验结果表明此模式改善了呼吸机的工作性能,扩大了适用范围,提高了呼吸机的智能化和人性化水平,对整个医疗卫生行业进步有重要意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 呼吸机及通气模式技术的发展概况
• 1.2.1 呼吸机的发展概况
• 1.2.2 通气模式技术的发展
• 1.2.3 呼吸机及通气模式技术的现状及发展趋势
• 1.3 研究的目的和意义
• 1.4 研究的主要内容以及创新点
• 1.4.1 本文的研究内容
• 1.4.2 创新点
• 第二章 自主设计式通气模式模型建立及分析
• 2.1 通气模式的分期及运行机制
• 2.1.1 机械通气的分期
• 2.1.2 常用通气模式描述及运行机制
• 2.2 典型的通气模式模型分析
• 2.2.1 各种通气模式的控制机制
• 2.2.2 常用通气模式的压力和流速曲线
• 2.2.3 常用通气模式控制变量分析
• 2.3 自主设计式通气模式动态模型的建立及分析
• 2.3.1 自主设计式流速控制通气模式模型建立及分析
• 2.3.2 自主设计式压力控制通气模式模型建立及分析
• 2.4 本章小结
• 第三章 自主设计式流速控制通气模式系统的设计方案
• 3.1 呼吸机气路系统精度控制
• 3.1.1 气路的基本结构及工作过程
• 3.1.2 气路系统的时间响应控制
• 3.1.3 气路系统的检测
• 3.2 微处理器的选择
• 3.3 系统人机交互界面设计
• 3.4 本章小结
• 第四章 硬件设计及数据传输
• 4.1 信号检测和控制电路
• 4.1.1 传感器信号调理电路
• 4.1.2 比例电磁阀的控制
• 4.2 主控制器及主要模块设计
• 4.2.1 单片机选型及工作原理图
• 4.2.2 主控制模块
• 4.2.3 A/D转换模式
• 4.2.4 串口模块
• 4.3 数据传输
• 4.3.1 电平转换电路
• 4.3.2 通讯协议及数据传输格式
• 4.4 本章小结
• 第五章 系统软件设计
• 5.1 软件的开发工具
• 5.1.1 LabVIEW8.2的新特性
• 5.1.2 VI程序设计过程
• 5.2 系统软件的总体设计
• 5.3 各个模块的设计及实现
• 5.3.1 启动模块设计
• 5.3.2 主控制模块设计
• 5.3.3 通气模式模块设计
• 5.3.4 数据接收及发送模块设计
• 5.3.5 数据处理模块设计
• 5.3.6 显示及监测模块设计
• 5.4 系统集成及应用程序生成
• 5.4.1 系统关键问题的解决
• 5.4.2 独立可执行应用程序生成
• 5.5 本章小结
• 第六章 实验数据分析及措施
• 6.1 自主设计式流速控制通气模式的实验验证
• 6.1.1 实验原理
• 6.1.2 实验设备
• 6.1.3 实验数据及结论
• 6.2 任意波形的实验验证
• 6.3 本章小结
• 第七章 总结与展望
• 7.1 全文的工作总结
• 7.2 论文的工作展望
• 攻读硕士学位期间的科研实践工作及成绩
• 发表的论文
• 参与的课题
• 致谢
• 参考文献