| 【中文题名】 | 便携式呼吸机研究 |
| 【英文题名】 | A Research of Portable Medical Ventilator |
| 【学科专业】 | 生物医学工程 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-8-24 |
| 【中关键词】 | 呼吸机,呼吸监测,通气模式,蓝牙,嵌入式实时操作系统, |
| 【英关键词】 | ventilator,respiratory monitor,respiratory mode,Bluetooth,RTOS, |
| 【分类导航】 | 工业技术>机械、仪表工业>仪器、仪表>医药卫生器械>其他医疗器械> |
| 【论文摘要】 |
呼吸机是取代或辅助人的呼吸功能的医疗仪器。长期以来，作为常用的急救设备，呼吸机一直在临床一线发挥着重要作用。本文在对战场救护中呼吸机的使用需求进行分析、论证的基础上，根据部队实际设计了应用于野战条件下的便携式呼吸机。
为适应新形势下卫勤保障及装备信息化的需要，本文对呼吸机的测量、控制及通讯系统进行了重点设计。通过使用一系列改进措施，提高了系统的可靠性和抗干扰能力。
在硬件设计方面，选用新型气体压力和流量传感器，采用特殊信号调理电路和非线性校正环节，使测量精度超出国家标准要求；控制机构使用了多重抗干扰措施，保证了系统指令能够正确执行；采用蓝牙通讯模块，实现了呼吸机监测参数的实时快速传输；存储系统使用大容量的FLASH芯片，可对整个救治过程的呼吸机参数设置、病人生理状态进行连续、不间断记录；人机界面使用了一块128x64点阵图形液晶，可对病人状况及呼吸机参数进行实时显示。
在软件设计方面，采用性能可靠的RTOS(嵌入式实时操作系统)UC／OS-Ⅱ作为软件运行平台。运用UC／OS-Ⅱ操作系统对硬件资源进行管理和分配，提高了控制软件的运行效率，同时使呼吸机测量、控制软件的开发具有设备... |
| 【论文题纲】 |
|
摘要 |
3-4 |
|
ABSTRACT |
4-8 |
|
第一章 引言 |
8-15 |
|
1.1 课题背景 |
8-13 |
|
1.1.1 呼吸机的作用 |
8 |
|
1.1.2 呼吸机使用指征 |
8 |
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1.1.3 呼吸机应用的禁忌症 |
8-9 |
|
1.1.4 呼吸机的使用方法 |
9 |
|
1.1.5 呼吸机几种通气模式及其临床应用 |
9-12 |
|
1.1.5.1 间歇性正压通气(IPPV) |
9-10 |
|
1.1.5.2 辅助—控制通气(Assist—control Ventilation A—CV) |
10 |
|
1.1.5.3 同步间歇性指令通气(SIMV) |
10-11 |
|
1.1.5.4 压力支持通气(PSV) |
11 |
|
1.1.5.5 呼气末正压(PEEP) |
11 |
|
1.1.5.6 持续气道正压(CPAP) |
11-12 |
|
1.1.2 呼吸机的发展历史 |
12-13 |
|
1.1.3 国内外研究水平和发展趋势 |
13 |
|
1.2 研究意义 |
13-15 |
|
第二章 系统设计的要求和设计方案 |
15-22 |
|
2.1 系统设计要求 |
15 |
|
2.2 课题研究的主要内容 |
15-21 |
|
2.2.1 呼吸模式选择 |
16 |
|
2.2.2 便携式呼吸机的总体构思 |
16-21 |
|
2.2.2.1 电源电路设计 |
17 |
|
2.2.2.2 主控芯片资源配置 |
17-18 |
|
2.2.2.3 呼吸参数监测电路设计 |
18 |
|
2.2.2.4 参数显示电路设计 |
18 |
|
2.2.2.5 存储电路设计 |
18-19 |
|
2.2.2.6 通讯电路设计 |
19 |
|
2.2.2.7 电磁阀控制电路设计 |
19-20 |
|
2.2.2.8 实时操作系统选择及移植 |
20-21 |
|
2.2.2.9 硬件驱动程序设计 |
21 |
|
2.2.2.10 控制程序设计 |
21 |
|
2.2.2.11 气体通路设计 |
21 |
|
2.3 小结 |
21-22 |
|
第三章 系统电路设计 |
22-43 |
|
3.1 电源电路设计 |
22-24 |
|
3.1.1 电源系统供电策略 |
22 |
|
3.1.2 电源系统接地设计 |
22-23 |
|
3.1.3 电源系统滤波设计 |
23 |
|
3.1.4 电源系统的隔离设计 |
23-24 |
|
3.2 气体压力、流量检测电路设计 |
24-30 |
|
3.2.1 气体流量、压力传感器的选型 |
24-25 |
|
3.2.2 气体压力、流量传感器的标定 |
25-27 |
|
3.2.3 放大及滤波电路 |
27-30 |
|
3.3 系统控制芯片 |
30-31 |
|
3.3.1 主控芯片系统资源配置 |
30 |
|
3.3.2 模数转换模块配置 |
30-31 |
|
3.3.3 UART模块配置 |
31 |
|
3.3.4 SPI模块配置 |
31 |
|
3.3.5 其余 GPIO端口配置 |
31 |
|
3.4 液晶显示电路 |
31-33 |
|
3.5 数据存储电路 |
33-35 |
|
3.6 电磁阀控制电路 |
35-36 |
|
3.7 报警部分电路 |
36-37 |
|
3.8 通讯电路 |
37-41 |
|
3.9 参数设定电路 |
41-43 |
|
第四章 系统软件设计 |
43-60 |
|
4.1 嵌入式实时操作系统 |
43-50 |
|
4.1.1 RTOS发展历史 |
44 |
|
4.1.2 RTOS市场和技术发展的变化 |
44-45 |
|
4.1.3 RTOS的发展方向 |
45-46 |
|
4.1.4 UC/OS-II特点 |
46 |
|
4.1.5 UC/OS-II在单片机中的应用 |
46-47 |
|
4.1.6 UC/OS-II实时操作系统的移植 |
47-50 |
|
4.1.6.1 OS_CPU.H的移植 |
47-48 |
|
4.1.6.2 OS_CPU.C的移植 |
48-49 |
|
4.1.6.3 OS_CPU A.S的移植 |
49-50 |
|
4.2 硬件驱动程序(BSP)的设计 |
50-51 |
|
4.3 任务程序设计 |
51-53 |
|
4.4 任务间的通信 |
53-54 |
|
4.5 任务的实现 |
54-60 |
|
4.5.1 数据采集任务 |
54 |
|
4.5.2 报警任务 |
54-55 |
|
4.5.3 控制任务 |
55-56 |
|
4.5.4 参数设置任务 |
56 |
|
4.5.5 显示任务 |
56-57 |
|
4.5.6 存储任务 |
57-59 |
|
4.5.7 数据发送任务 |
59-60 |
|
第五章 气路设计 |
60-66 |
|
5.1 气源 |
60 |
|
5.2 供气和驱动装置 |
60-61 |
|
5.3 空氧混合器 |
61-62 |
|
5.4 节流阀 |
62 |
|
5.5 电磁阀 |
62-63 |
|
5.6 安全阀 |
63 |
|
5.7 呼气部分 |
63-66 |
|
第六章 测试实验与结果 |
66-71 |
|
6.1 气体流量、压力传感器测试 |
66-67 |
|
6.2 呼吸参数显示模块测试 |
67 |
|
6.3 数据存储及无线通讯测试 |
67 |
|
6.4 系统总体性能测试 |
67-71 |
|
第七章 总结与展望 |
71-73 |
|
参考文献 |
73-75 |
|
参加科研和发表论文情况说明 |
75-79 |
|
附录1 LPC2138内部模块及外部引脚 |
79-81 |
|
附录2 液晶模块 LM3033B-0BR3引脚说明 |
81-82 |
|
附录3 蓝牙协议栈、蓝牙内嵌模块引脚定义、工作模式及指令 |
82-88 |
|
致谢 |
88 |
|
| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.95679 |
