本文關(guān)鍵詞：便攜式呼氣末二氧化碳監(jiān)測儀的研制，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：目的:動(dòng)脈血二氧化碳壓力(Arterial CO2 Pressure,Pa CO2)是人體呼吸狀態(tài)的一個(gè)直接判斷指標(biāo),但該指標(biāo)必須通過有創(chuàng)操作才能得到并且數(shù)據(jù)也不能持續(xù)。有創(chuàng)操作不僅增加了病人的痛苦,加大了相關(guān)并發(fā)癥的發(fā)生概率,加重了醫(yī)護(hù)人員的工作量,而且滿足不了臨床上對生理參數(shù)實(shí)時(shí)連續(xù)動(dòng)態(tài)監(jiān)測的需求。目前可以通過呼氣末二氧化碳壓力(end-tidal CO2 pressure,PETCO2)監(jiān)測來作為Pa CO2的替代指標(biāo)來無創(chuàng)持續(xù)地測量人體呼氣末的二氧化碳壓力水平。PETCO2是非常重要的呼吸監(jiān)護(hù)指標(biāo),具有無創(chuàng)且連續(xù)的特點(diǎn),在臨床中具有非常廣泛的應(yīng)用。當(dāng)前,PETCO2監(jiān)護(hù)相關(guān)設(shè)備主要都由國外的廠家生產(chǎn),國內(nèi)僅有少數(shù)廠商推出帶有呼末CO2監(jiān)測功能的監(jiān)護(hù)儀。由于國外人力成本及相關(guān)技術(shù)成本比較高,相應(yīng)的設(shè)備成本也居高不下,導(dǎo)致相關(guān)設(shè)備及模塊只有在一些大醫(yī)院或者僅僅在ICU或手術(shù)室等特定的小范圍內(nèi)使用,遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有國外那么普及。結(jié)果是利用監(jiān)測病人呼氣末二氧化碳來進(jìn)行醫(yī)療輔助診斷和確保醫(yī)療安全的這項(xiàng)比較好的技術(shù)使用受限,在臨床上國內(nèi)還并沒有將該項(xiàng)檢測內(nèi)容當(dāng)做常規(guī)監(jiān)測內(nèi)容,還不像心電、血氧、無創(chuàng)血壓等參數(shù)那樣被廣泛應(yīng)用。因此,為了普及呼氣末二氧化碳監(jiān)測技術(shù),降低使用成本,迫切需要研發(fā)輕巧便攜價(jià)格便宜的呼氣末二氧化碳監(jiān)測儀,造福廣大國內(nèi)患者。方法:本文在大量的文獻(xiàn)調(diào)研和前人研究的基礎(chǔ)上探討了一套測量精度高、輕巧便攜的可以用于院前轉(zhuǎn)運(yùn)及無創(chuàng)連續(xù)監(jiān)測病人呼氣末二氧化碳濃度的系統(tǒng)的搭建方法及元器件選型。系統(tǒng)采用非色散紅外光譜技術(shù)(NDIR,Non-Dispersive Infrared),基于朗伯比爾定律的原理設(shè)計(jì),通過探測器檢測紅外光的衰減量來計(jì)算CO2氣體的濃度。硬件電路主控芯片選用ARM7內(nèi)核的ADu C7026從而實(shí)現(xiàn)對探測器、信號處理電路等的控制。氣室設(shè)計(jì)選用紅外光源IRL715配套使用探測器TP2534。探測器為雙通道探測器,可以實(shí)現(xiàn)單光源雙光路的設(shè)計(jì),該設(shè)計(jì)可以有效降低光源及探測器所造成的測量誤差,提高測量精度。紅外探測器能將接收到的光信號和溫度信號轉(zhuǎn)換成電信號,進(jìn)行前置放大預(yù)處理,A/D轉(zhuǎn)化后送入微處理器進(jìn)行計(jì)算和補(bǔ)償校準(zhǔn)后可顯示PETCO2波形和測量值,根據(jù)波形特征來計(jì)算病人的呼吸率。內(nèi)容:本文主要研究工作包括以下幾個(gè)方面:①.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。為了提高整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和測量的精度,進(jìn)行紅外光源、氣室的光路以及紅外探測器等元器件的選型與設(shè)計(jì);選擇適合的運(yùn)算放大器并搭建放大電路,進(jìn)行微弱信號的放大處理;為了便于存儲和查閱檢測數(shù)據(jù),設(shè)計(jì)搭建SD存儲接口電路,進(jìn)行SD卡存儲模塊設(shè)計(jì);挑選恰當(dāng)?shù)囊壕吝M(jìn)行顯示模塊的搭建從而對檢測結(jié)果進(jìn)行顯示輸出,并利用蜂鳴器實(shí)現(xiàn)超限報(bào)警;設(shè)計(jì)搭建電源管理電路。②.系統(tǒng)軟件算法設(shè)計(jì)。編寫適當(dāng)程序?qū)崿F(xiàn)呼氣末二氧化碳傳感器檢測信號采樣,并設(shè)計(jì)相應(yīng)程序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行處理;基于閾值判斷同時(shí)與校準(zhǔn)結(jié)果相結(jié)合,采用自適應(yīng)跟蹤的方法來進(jìn)行基線跟蹤;利用采樣處理后的呼氣末二氧化碳數(shù)據(jù),進(jìn)行呼氣末二氧化碳數(shù)據(jù)的特征提取,獲得呼氣末二氧化碳的數(shù)值;準(zhǔn)確采樣處理二氧化碳波形數(shù)據(jù),對波形進(jìn)行檢測預(yù)處理并準(zhǔn)確提取呼吸率;實(shí)現(xiàn)呼氣末二氧化碳波形的繪制,完成人機(jī)交互界面設(shè)計(jì);實(shí)現(xiàn)SD卡的存儲功能。③.系統(tǒng)可靠性評估實(shí)驗(yàn)。筆者分別進(jìn)行了呼氣末二氧化碳監(jiān)測儀的實(shí)驗(yàn)室評估和臨床對照實(shí)驗(yàn),評估了監(jiān)測系統(tǒng)對CO2濃度和呼吸率檢測的范圍和精度以及系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間,并與現(xiàn)有機(jī)型進(jìn)行了對照和比較。結(jié)果:本系統(tǒng)經(jīng)過多次調(diào)試后,進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室評估和臨床對照實(shí)驗(yàn),對結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)CO2濃度檢測范圍為0-99 mm Hg,其誤差率不超過5%。呼吸率誤差不超過2bpm,其檢測范圍可以達(dá)到150 bpm。系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間為19.5秒,紅外接收器件響應(yīng)時(shí)間為25毫秒。與現(xiàn)有某機(jī)型對照發(fā)現(xiàn)主要指標(biāo)部分達(dá)到了臨床應(yīng)用的要求。結(jié)論:該便攜式呼氣末二氧化碳檢測設(shè)備能夠提供病人的PETCO2值和呼吸頻率,結(jié)果通過數(shù)值和波形進(jìn)行持續(xù)地顯示。設(shè)備能定量顯示人體呼氣末的二氧化碳局部壓力,可以快速準(zhǔn)確地分析判斷病人的呼吸、循環(huán)和新陳代謝狀況。由于設(shè)備使用方便,輕巧便攜,非常適用于急救轉(zhuǎn)運(yùn)過程中病人的生理狀況監(jiān)護(hù),同時(shí)波形圖可以持續(xù)實(shí)時(shí)地顯示CO2的波形和變化趨勢從而有益于進(jìn)一步分析病人呼吸、通氣及灌注情況,臨床使用前景廣泛。
【關(guān)鍵詞】：急救 呼氣末二氧化碳 NDIR 連續(xù)監(jiān)測 無創(chuàng)監(jiān)測
【學(xué)位授予單位】：中國人民解放軍軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：R318.6
【目錄】：

• 摘要10-12
• ABSTRACT12-15
• 第1章 緒論15-20
• 1.1 課題的研究背景15-16
• 1.2 國內(nèi)外現(xiàn)狀16-18
• 1.3 課題來源和研究意義18-19
• 1.4 本論文的創(chuàng)新點(diǎn)及組織結(jié)構(gòu)19-20
• 第2章 呼氣末二氧化碳簡介20-32
• 2.1 呼氣末二氧化碳介紹20-25
• 2.1.1 呼氣末二氧化碳20-21
• 2.1.2 呼氣末二氧化碳與人體生理過程21-22
• 2.1.3 呼氣末二氧化碳監(jiān)測原理22-25
• 2.2 呼氣末二氧化碳監(jiān)測的臨床意義25-28
• 2.2.1 監(jiān)測病人通氣25-26
• 2.2.2 維持正常通氣量26
• 2.2.3 確定氣管插管位置26-27
• 2.2.4 及時(shí)發(fā)現(xiàn)呼吸機(jī)故障27
• 2.2.5 反映肺血流量變化及肺泡無效腔量27
• 2.2.6 監(jiān)測循環(huán)功能27-28
• 2.2.7 評價(jià)CPR效果28
• 2.3 呼氣末二氧化碳波形圖介紹28-32
• 2.3.1 正常的CO_2波形的四相28-29
• 2.3.2 CO_2波形圖要素29-30
• 2.3.3 異常PETCO_2波形30-32
• 第3章 呼氣末二氧化碳監(jiān)護(hù)儀硬件部分設(shè)計(jì)32-50
• 3.1 ds PIC30F6015芯片32-33
• 3.2 PETCO_2采集模塊33-41
• 3.2.1 氣室設(shè)計(jì)34-37
• 3.2.2 電壓跟隨電路37-38
• 3.2.3 放大電路設(shè)計(jì)38-40
• 3.2.4 溫度信號提取電路40-41
• 3.2.5 微處理器41
• 3.3 供電模塊41-43
• 3.4 人機(jī)交互43-45
• 3.4.1 液晶顯示43-44
• 3.4.2 功能選擇按鍵44-45
• 3.5 存儲模塊45-48
• 3.6 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)48-50
• 第4章 軟件設(shè)計(jì)50-64
• 4.1 呼氣末二氧化碳數(shù)據(jù)采樣和數(shù)據(jù)處理51-53
• 4.2 基線跟蹤算法53
• 4.3 PETCO_2計(jì)算53-54
• 4.4 呼吸率檢測算法設(shè)計(jì)54-55
• 4.5 波形顯示設(shè)計(jì)55-63
• 4.5.1 變量規(guī)劃56
• 4.5.2 界面設(shè)計(jì)56-60
• 4.5.3 界面配置60
• 4.5.4 測試修改60-61
• 4.5.5 定版歸檔61-63
• 4.6 SD卡存儲63-64
• 第5章 實(shí)驗(yàn)64-70
• 5.1 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)64-66
• 5.1.1 實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)與評估65
• 5.1.2 臨床評估與檢驗(yàn)65
• 5.1.3 評價(jià)指標(biāo)及標(biāo)準(zhǔn)65
• 5.1.4 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和方法65-66
• 5.2 系統(tǒng)校準(zhǔn)及定標(biāo)66-67
• 5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析67-69
• 5.3.1 實(shí)驗(yàn)室評估結(jié)果67-68
• 5.3.2 臨床評估結(jié)果68-69
• 5.4 討論69-70
• 第6章 總結(jié)與展望70-72
• 6.1 主要的研究工作70
• 6.2 不足與展望70-72
• 參考文獻(xiàn)72-76
• 附錄76-85
• 代表性論著全文85-86
• 作者簡歷86-87
• 致謝87

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 吳衛(wèi)平,范曉琳,黃輝;氣管插管全麻術(shù)中持續(xù)監(jiān)測呼氣末二氧化碳對維持呼吸道通暢的意義[J];青海醫(yī)藥雜志;1998年11期

2 招偉賢;;P(a-et)CO_2的變異及其臨床意義[J];醫(yī)療保健器具;2008年04期

  本文關(guān)鍵詞：便攜式呼氣末二氧化碳監(jiān)測儀的研制，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：252627