家用呼吸機(jī)是一種可在家庭日常生活中使用的便攜式呼吸機(jī),采用經(jīng)面罩無(wú)創(chuàng)性正壓機(jī)械通氣的方式,在患者因睡眠出現(xiàn)呼吸道塌陷和阻塞時(shí),提供合適的壓力撐開(kāi)氣道,保證呼吸順暢,對(duì)于阻塞性睡眠呼吸暫停低通氣綜合征（OSAHS）具有良好的治療效果。國(guó)內(nèi)對(duì)于家用呼吸機(jī)的研究起步較晚,缺乏核心技術(shù),高端呼吸機(jī)市場(chǎng)被國(guó)外品牌壟斷。因此,本課題根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)指標(biāo),對(duì)家用呼吸機(jī)的核心算法進(jìn)行研究,并結(jié)合分?jǐn)?shù)階PID控制技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),設(shè)計(jì)了一款基于分?jǐn)?shù)階PID控制器的家用呼吸機(jī)。本文介紹了家用呼吸機(jī)的發(fā)展歷史和研究現(xiàn)狀,分析了呼吸機(jī)的基本原理、通氣方式和組成結(jié)構(gòu),并參考呼吸機(jī)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),確定了家用呼吸機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)和技術(shù)指標(biāo),從而制定出家用呼吸機(jī)的總體設(shè)計(jì)方案,以及各模塊的功能要求。本文研究的家用呼吸機(jī)以Cortex-M4微控制器STM32F407為核心,基于μC/OS-Ⅱ?qū)崟r(shí)操作系統(tǒng),進(jìn)行了呼吸機(jī)控制系統(tǒng)和智能報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)了呼吸識(shí)別與處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與通信、人機(jī)交互、智能報(bào)警等功能。本文創(chuàng)新性地使用分?jǐn)?shù)階PID控制器進(jìn)行呼吸機(jī)氣道壓力的控制。呼吸機(jī)使用無(wú)刷直流電機(jī)作為風(fēng)機(jī),帶動(dòng)周?chē)諝膺M(jìn)入呼吸機(jī)氣... 

【文章來(lái)源】：山東大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：81 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖２－１家用呼吸機(jī)的基本結(jié)構(gòu)圖??

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、數(shù)據(jù)通信模塊以及可選的濕化器組成；呼吸機(jī)報(bào)警系統(tǒng)由蜂鳴器、??液晶顯示屏和ＬＥＤ顯示燈組成報(bào)警模塊。??呼吸機(jī)控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，如圖３－１所示。微控制器通過(guò)風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊控??制無(wú)刷直流電機(jī)，電機(jī)運(yùn)行帶動(dòng)外界空氣進(jìn)入呼吸機(jī)，流經(jīng)節(jié)流裝置時(shí)，壓力傳??感器和差壓傳感器可測(cè)得呼吸機(jī)的氣道壓力值與流量值，之后空氣經(jīng)過(guò)濕化器加??溫加濕，通過(guò)呼吸軟管和面罩進(jìn)入患者呼吸道。??▼?▼?▼?Ｔ??風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)?｜壓力｜｜差壓?｜溫度控制?｜面罩脫落??模塊?傳感器傳感器?電路?檢測(cè)??Ｉ?Ｉ????４?ｉ?Ｉ?Ｔ?Ｔ??微控制器?ＳＴＭ３２Ｆ４０７ＺＧＴ６??，ｔｉ，?，?ｔｉ，?，?ｎ?，?ｉ??人機(jī)交互Ｉ?｜數(shù)據(jù)存儲(chǔ)?數(shù)據(jù)通信??＼ｍ?｜?ｉＳ?｜?歸觀??圖３－１呼吸機(jī)控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)圖??微控制器ＳＴＭ３２Ｆ４０７上移植了?ｎＣ／ＯＳ－ＩＩ實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，通過(guò)多任務(wù)調(diào)度，??完成壓力控制、呼吸識(shí)別與處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、人機(jī)交互和數(shù)據(jù)通信等功能。??系統(tǒng)的壓力控制采用分?jǐn)?shù)階ＨＤ控制器

ＭＣ３３０３５芯片［２９］，制動(dòng)電路使用電阻進(jìn)行能耗制動(dòng)。??（１）無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路??無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，如圖３?－３所示。??１２Ｖ?ＭＣ３３０３５?２ｉＶ??〇??????？???（—ＶＣ?ＣＴ???????＇—ｖｃｃ?ＢＴ???＿＿?Ｒ７?Ｒ９?Ｒ１１??－－ｃ，?ａｔ?ｒ＾—＼??ｒ＾ｉ??￣?????ＧＮＤ?Ｒ８?ＲＩＯ?Ｒ１２??＇Ｉ￣＇?１?ＩＩ￣Ｉ?ｔ—Ｈ?Ｍ￣Ｉ?Ｉ￣??－－?Ｃ２?Ｃ３?Ｃ４??＾ｉ?卜?ｒ—卜?ｒ—Ｉ卜??７１?—〇Ｅ?ａ?ｈ［〇５￣?ａ?ｇｒ〇３￣?ｎ?ｇ?〇５??丨?丨?ｓａ?＾＼ｒ?Ｌ?丨?Ｌ?丨????ＳＢ??（?Ｍ?Ｊ????給定?ｓｃ??＼?Ｊ－????電壓?ＥＡ＋?、乂?Ｉ?ｊ??＿＾?＾?＾???ＲＥＦ?Ｒ３?Ｒ１３?Ｒ１４?Ｒ１５??ＡＢ??１?Ｉ??Ｉ?Ｉ￣＇—?４￣￣Ｉ?Ｉ￣＂￣?１１?￣Ｉ?ｉ￣＇?—??Ｒ１?ＢＢ??１?１?１??Ｒ５??Ｒ２?ＣＳ＋?ａ?１Ａ?－??中?Ｃ５?Ｒ１６??圖３－３無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路圖??１４??

【參考文獻(xiàn)】：
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