【摘要】：隨著全球環(huán)境污染的日益加重,各種肺部疾病與呼吸道疾病患者數(shù)量不斷增加。阻塞性睡眠呼吸暫停綜合征對人體健康的危害較大,具有較高的患病率,其致病機(jī)理為呼吸道的部分塌陷,通過家用呼吸機(jī)采取持續(xù)氣道正壓的方式來實現(xiàn)無創(chuàng)通氣治療可以達(dá)到顯著的療效。但是國內(nèi)家用呼吸機(jī)研究起步較晚,核心技術(shù)掌握不足,在性能質(zhì)量與治療效果上,較國外產(chǎn)品仍有不小的差距。另一方面,隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在醫(yī)療監(jiān)護(hù)領(lǐng)域的應(yīng)用,家用呼吸機(jī)市場對于遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)控與診斷等功能具有較大需求。因此,本文針對家用呼吸機(jī)的發(fā)展情況,設(shè)計了一款基于物聯(lián)網(wǎng)的家用呼吸機(jī)。本文分析了國內(nèi)外家用呼吸機(jī)研究的發(fā)展情況,根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的要求,確定了家用呼吸機(jī)的整體框架和各項功能。本文設(shè)計的家用呼吸機(jī)系統(tǒng)由呼吸機(jī)控制系統(tǒng)與濕化器控制系統(tǒng)構(gòu)成。呼吸機(jī)控制系統(tǒng)以采用Cortex-M4內(nèi)核的微控制器STM32F407為核心,在移植μC/OS-Ⅱ?qū)崟r操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行應(yīng)用任務(wù)的開發(fā),來實現(xiàn)人機(jī)交互、呼吸信號處理、數(shù)據(jù)通信等功能。濕化器控制系統(tǒng)以采用Cortex-M3內(nèi)核的微控制器STM32F103為核心,來完成濕化器的水箱水溫控制功能。本文研究了呼吸流量觸發(fā)、潮氣量處理,以及濕化器水溫控制等呼吸機(jī)核心算法。呼吸機(jī)控制系統(tǒng)通過傳感器檢測氣道流量信號,根據(jù)呼吸流量信號完成呼吸切換過程,實現(xiàn)人機(jī)同步功能。系統(tǒng)通過檢測氣道壓力信號,根據(jù)治療方案的參數(shù)設(shè)定與患者的呼吸狀態(tài),來進(jìn)行風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié),從而使氣道壓力維持在設(shè)定范圍內(nèi),采用潮氣量處理算法來進(jìn)行患者吸氣潮氣量的測量,并完成對低通氣異常的檢測與處理。濕化器水溫控制過程分為間接測溫、快速加熱、穩(wěn)態(tài)加熱,以及過熱冷卻四個過程,間接測溫過程用于對水箱水溫進(jìn)行間接測量,快速加熱過程用來使水溫快速達(dá)到設(shè)定檔位的穩(wěn)態(tài)閾值,穩(wěn)態(tài)加熱過程可以將水溫維持在設(shè)定范圍內(nèi),過熱冷卻過程用于實現(xiàn)系統(tǒng)過調(diào)節(jié)后的保護(hù)功能。為實現(xiàn)遠(yuǎn)程醫(yī)療服務(wù)功能,家用呼吸機(jī)系統(tǒng)采用了 Wi-Fi與藍(lán)牙技術(shù)與移動客戶端建立數(shù)據(jù)通信,可以進(jìn)行實時參數(shù)、呼吸報告、遠(yuǎn)程治療方案的傳遞,通過與遠(yuǎn)程醫(yī)療服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)交互,可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)控和診斷等功能。本文最后對家用呼吸機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行了各項功能測試,包括呼吸機(jī)控制系統(tǒng)的呼吸信號檢測與處理、數(shù)據(jù)通信等功能,以及濕化器控制系統(tǒng)的間接測溫和水溫控制等功能。測試結(jié)果表明,本文設(shè)計的家用呼吸機(jī)可以準(zhǔn)確進(jìn)行呼吸觸發(fā)動作,及時完成呼吸治療策略的調(diào)整,能夠達(dá)到較好的人機(jī)同步效果;對于濕化器水溫控制可以達(dá)到較高精度,能夠滿足治療需求;可以進(jìn)行穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸,可靠地實現(xiàn)遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)功能。
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制水箱水溫達(dá)到設(shè)定檔位溫度，從而完成對通過氣體的加溫加濕過程，能夠提高逡逑呼吸機(jī)的使用舒適度。逡逑呼吸機(jī)控制系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)，如圖３－１所示。在風(fēng)機(jī)驅(qū)動下，外界空氣在過逡逑濾模塊完成凈化過濾后，經(jīng)由節(jié)流裝置、濕化器、呼吸面罩進(jìn)入患者氣道。逡逑（無刷＾電機(jī)）Ｍ節(jié)流裝置印濕化器逡逑＾＾邐１邋￣ｒ邐Ｔ＂逡逑Ｉ邐%煎澹藻，

本文編號：2596581