呼吸機(jī)作為協(xié)助病人完成呼吸通氣過程、提供輔助治療的重要醫(yī)療設(shè)備,在臨床應(yīng)用中起到了重要作用。本文對用于治療OSAS （Obstructive Sleep Apnea Syndrome）疾病的便攜式CPAP （Continuous Positive Airway Pressure）呼吸機(jī)進(jìn)行需求分析、論證,結(jié)合國內(nèi)需求,設(shè)計了用于家庭使用的便攜式CPAP呼吸機(jī)。本文對CPAP呼吸機(jī)控制器的硬件部分進(jìn)行重點設(shè)計,主要完成了信號采集電路、電機(jī)控制電路、電源電路的設(shè)計,通過一系列的改進(jìn)措施,提高了壓力信號采集與電機(jī)控制的精度以及電源供電的穩(wěn)定性和可靠性。采用低成本、高性能芯片,在保證工作性能良好的前提下大大降低了控制器整體的成本,采用新型芯片以減少外圍電路,大大縮小了控制器的體積,滿足了便攜化的需求。一改以往設(shè)計CPAP呼吸機(jī)采用兩個傳感器的習(xí)慣,僅選用一個壓力傳感器完成壓力信號采集與閉環(huán)控制的功能,降低了整機(jī)成本、節(jié)省了電路板面積、縮短了閉環(huán)控制回路周期、減少了壓力信號采集電路的復(fù)雜程度。為了提高控制精度與效率,采用工業(yè)上使用的MC33035與MC33039電機(jī)控制芯片,確�？刂菩ЧＴ陔娫�... 

【文章來源】：北京交通大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
中文摘要
ABSTRACT
1 緒論
    1.1 引言
        1.1.1 呼吸機(jī)的臨床治療作用
        1.1.2 呼吸機(jī)的發(fā)展簡史
        1.1.3 呼吸機(jī)的分類
        1.1.4 呼吸機(jī)的通氣模式
        1.1.5 呼吸機(jī)的控制策略及工作模式
    1.2 國內(nèi)外現(xiàn)狀
        1.2.1 國內(nèi)呼吸機(jī)市場現(xiàn)狀
        1.2.2 國外呼吸機(jī)市場現(xiàn)狀
    1.3 發(fā)展趨勢
    1.4 研究意義
    1.5 論文的主要工作
2 CPAP呼吸機(jī)相關(guān)理論
    2.1 阻塞性睡眠呼吸綜合征(OSAS)
    2.2 CPAP呼吸機(jī)基本原理
    2.3 PI控制算法
        2.3.1 PID控制算法原理
        2.3.2 PI控制算法應(yīng)用于呼吸機(jī)控制
    2.4 小結(jié)
3 整體設(shè)計與架構(gòu)分析
    3.1 整體設(shè)計方案
    3.2 控制器模塊工作方式與用途
    3.3 控制器模塊工作流程
    3.4 小結(jié)
4 呼吸機(jī)控制器硬件設(shè)計
    4.1 信號采集電路設(shè)計
        4.1.1 壓力傳感器選型與標(biāo)定
        4.1.2 濾波及放大
    4.2 主控芯片
        4.2.1 主控芯片系統(tǒng)資源
        4.2.2 ADC模塊配置
        4.2.3 I~2C總線配置
        4.2.4 UART配置
        4.2.5 SPI總線配置
        4.2.6 其他GPIO配置
        4.2.7 主控芯片外部中斷設(shè)計
    4.3 電源電路設(shè)計
        4.3.1 電源選型
        4.3.2 TOP246YN的功能及內(nèi)部結(jié)構(gòu)
        4.3.3 電源的具體設(shè)計
    4.4 直流電機(jī)控制電路設(shè)計
        4.4.1 無刷直流電機(jī)基本原理與電機(jī)選用
        4.4.2 控制芯片MC33035
        4.4.3 電機(jī)測速芯片MC33039
        4.4.4 控制器設(shè)計方案
    4.5 報警電路設(shè)計
    4.6 液晶顯示電路
    4.7 數(shù)據(jù)存儲電路
    4.8 時鐘電路
    4.9 USB轉(zhuǎn)RS-232控制器電路
    4.10 鍵盤部分電路
    4.11 小結(jié)
5 測試結(jié)果及分析
    5.1 硬件部分測試
        5.1.1 壓力信號采集電路測試
        5.1.2 電源電路測試
        5.1.3 電機(jī)控制電路測試
        5.1.4 風(fēng)機(jī)壓力流速測量
        5.1.5 其他硬件電路的測試
    5.2 CPAP呼吸機(jī)整體性能測試
    5.3 小結(jié)
6 總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
作者簡歷
學(xué)位論文數(shù)據(jù)集


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于MC33035的無刷直流電機(jī)控制器[J]. 何進(jìn)進(jìn).  中國西部科技. 2009(27)
[2]睡眠無創(chuàng)呼吸機(jī)發(fā)展及其新技術(shù)[J]. 陳正龍,李淼,胡兆燕,謝海明.  醫(yī)療衛(wèi)生裝備. 2009(02)
[3]CPAP呼吸機(jī)壓力發(fā)生器的設(shè)計[J]. 李淼,胡兆燕,陳正龍,謝海明.  中國醫(yī)療器械信息. 2008(10)
[4]一種實用型直流電機(jī)控制電路的設(shè)計[J]. 李超,李波.  現(xiàn)代電子技術(shù). 2008(15)
[5]我國呼吸機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢——走訪北京誼安公司后的調(diào)研報告[J]. 梁曉婷,楊國忠.  中國醫(yī)療器械信息. 2008(01)
[6]基于單片機(jī)的電機(jī)隨動控制系統(tǒng)[J]. 曹亢,譚功全,儲海兵.  電子世界. 2007(09)
[7]MC33035在直流無刷電機(jī)控制中的應(yīng)用[J]. 孫歡慶,李橋梁.  電機(jī)技術(shù). 2007(03)
[8]單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中的常用報警電路[J]. 熊建云.  職業(yè)圈. 2007(08)
[9]呼吸機(jī)控制策略與工作模式[J]. 豐繼華,李文娟,張榆鋒.  儀器儀表學(xué)報. 2006(S1)
[10]CPAP呼吸機(jī)治療阻塞性睡眠呼吸暫停綜合征的護(hù)理[J]. 高艷華,梁玉梅.  臨床肺科雜志. 2006(01)

碩士論文
[1]呼吸機(jī)綜合測試平臺及呼吸模式的研究[D]. 朱肇軒.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2006



本文編號：3187460