醫(yī)療高壓氧艙是一種特殊的醫(yī)療設(shè)備,通過向艙內(nèi)輸入醫(yī)用氧氣提供高壓氧環(huán)境對病人進(jìn)行治療。高壓氧醫(yī)療具有治療成本低、副作用小、治療效果好等優(yōu)點(diǎn)已被廣泛應(yīng)用到臨床醫(yī)學(xué)上,但目前國內(nèi)大多數(shù)醫(yī)療高壓氧艙采用的還是手動控制或簡單的自動控制,控制精度低,治療效果差,甚至?xí)䦟Σ∪说纳眢w造成損傷。因此設(shè)計(jì)一套精度高、穩(wěn)定性好的醫(yī)療高壓氧艙控制系統(tǒng)具有重要意義。本文以單人成人醫(yī)療高壓氧艙為研究對象,利用現(xiàn)代智能控制技術(shù)和嵌入式技術(shù),分別從氧艙的壓力控制算法和軟硬件實(shí)現(xiàn)方面進(jìn)行研究,設(shè)計(jì)了醫(yī)療高壓氧艙控制系統(tǒng)的總體方案。本文首先對醫(yī)療高壓氧艙的壓力控制進(jìn)行分析,建立數(shù)學(xué)模型,根據(jù)壓力控制需求以及壓力控制具有大滯后、大慣性和非線性等特點(diǎn),設(shè)計(jì)了BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制器以實(shí)現(xiàn)壓力控制,針對壓力控制實(shí)時(shí)性要求高以及BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)收斂速度慢、易陷入局部最小值等問題,提出了一種基于函數(shù)的可變學(xué)習(xí)率的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)算法來提高BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)收斂速度。為了提高壓力控制的抗干擾能力以及考慮氧艙工作環(huán)境的復(fù)雜性,本文設(shè)計(jì)了基于改進(jìn)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID算法和卡爾曼濾波算法聯(lián)合控制的控制器。最后采用MATLAB對壓力控制算法進(jìn)行仿真,... 

【文章來源】：武漢理工大學(xué)湖北省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

多人醫(yī)療高壓氧艙

(a)成人氧艙 (b)嬰兒氧艙圖 1-2 單人醫(yī)療高壓氧艙目前采用醫(yī)療高壓氧艙進(jìn)行疾病治療時(shí)升壓速率、治療時(shí)間、治療的目標(biāo)壓力、換氣時(shí)間、氧濃度等參數(shù)的控制是由操艙人員根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行調(diào)節(jié)，治療時(shí)間采用秒表記時(shí)，沒有定量標(biāo)準(zhǔn)如圖 1-2(b)，這會造成治療效果降低，甚至帶來醫(yī)療隱患。目前國內(nèi)有很多學(xué)者都在從事新型高壓氧治療和高智能化高壓氧艙的設(shè)計(jì)研究，張強(qiáng)采用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)對大型高壓氧艙進(jìn)行控制并設(shè)計(jì)詳細(xì)硬件組成，壓力的控制采用 PID 控制功能塊實(shí)現(xiàn)，改善了治療條件，提升了治療效果[5]。Ryan Felber 等使用 PIC 微控制器設(shè)計(jì)了高壓氧治療自動控制呼吸機(jī)，降低了在高壓氧治療過程中患者因通氣不足或者過度通氣導(dǎo)致肺損傷的可能性[6]。MilanStork 等設(shè)計(jì)了高壓氧艙強(qiáng)制吸氣系統(tǒng)，并對動物進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，一定程度上解決了壓力控制造成肺功能受損問題[7]。Jean-Claude 等設(shè)計(jì)了新型的高壓艙臺架呼吸機(jī)，以滿足不同壓力控制需求[8]。Jos′e Manuel de Paco 等基于自動化和計(jì)算機(jī)技術(shù)設(shè)計(jì)了多人高壓氧艙自動化室，并成功測試使用了 9 個(gè)月[9]。王海東等設(shè)計(jì)了完整

225( )2 1sG s es =+(2-由上可知，壓力控制系統(tǒng)是一個(gè)一階滯后環(huán)節(jié)。2.3 醫(yī)療高壓氧艙控制系統(tǒng)框架及基本工作流程醫(yī)療高壓氧艙按容量可分為單人艙、雙人艙、多人艙及嬰兒艙[12]，本文計(jì)的單人成人高壓氧艙自動控制系統(tǒng)可以總結(jié)為三個(gè)部分，分別是系統(tǒng)控制出模塊、系統(tǒng)檢測模塊和人機(jī)交互模塊。控制輸出主要是氧艙進(jìn)氣、排氣電磁閥的控制，氧氣濃度檢測控制，空控制等控制輸出；系統(tǒng)檢測主要包括艙內(nèi)壓力檢測、氣源壓力檢測，氧濃度測，溫濕度檢測等；人機(jī)交互主要有指示燈、顯示屏、鍵盤、打印機(jī)、音頻放等，由于進(jìn)艙功率限制，氧濃度檢測裝置安裝在氧艙外，然后定時(shí)取樣艙氣體進(jìn)行濃度檢測。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3060771