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呼吸机通气模式建模仿真及实现

作　者: 贺少恒
导　师: 程西云
学　校: 汕头大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 呼吸机呼吸界面 UC/GUI 呼吸模式呼吸模型
分类号: TH789
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

呼吸机是用于临床抢救和治疗各种原因引起的急慢性呼吸衰竭或呼吸功能不全的不可或缺的重要工具,已经成为各大医院必备的重要医疗器械。而呼吸机的人机交互界面和通气模式直接影响着呼吸机的实用性和治疗效果,因而越来越受到研究人员的重视。本文依据实用性原则,运用模块化设计方法,设计呼吸机人机交互界面；同时搭建呼吸系统和呼吸机模型,并对通气模式进行仿真和验证。论文主要工作如下：1.按照实用性设计原则,以嵌入式UC/OS-Ⅱ系统和UC/GUI作为开发平台,设计实现了呼吸机人机交互界面,达到了预定的显示效果。文章探讨了呼吸机界面设计规划和实现问题,界面程序移植至嵌入式UC/OS-Ⅱ系统的技术问题,及此系统下触摸屏驱动编写问题。2.根据呼吸系统动力学特性和呼吸机各组件参数建立了呼吸系统和呼吸机模型,通过呼吸机实际测量数据验证了模型的可靠性。3.对PCV模式应用开环控制且对PSV模式应用闭环PI控制,比较模型仿真结果和实际测量结果,验证模型的实用性。同时,推导出与患者生理特性相关的PCV模式开环控制方法,并针对临床需要对PCV模式控制方法进行了改进,通过仿真验证了改进方案的控制效果。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-5
目录  5-8
第一章绪论  8-16
  1.1 引言  8
  1.2 呼吸机技术发展现状  8-14
    1.2.1 国外呼吸机技术优势  9-10
    1.2.2 国内呼吸机市场现状  10
    1.2.3 呼吸机技术发展趋势  10-14
  1.3 本课题研究主要内容  14-16
    1.3.1 呼吸机人机交互界面设计  15
    1.3.2 基于呼吸系统和呼吸机模型的压力模式研究  15-16
第二章呼吸机控制界面设计  16-35
  2.1 呼吸机操作界面设计规划  16-18
    2.1.1 实用性工程  16
    2.1.2 呼吸机控制界面实用性工程设计原则  16-18
    2.1.3 呼吸机操作界面设计规划  18
  2.2 UC/GUI界面编写  18-27
    2.2.1 UC/GU工总体介绍  18-19
    2.2.2 UC/GUI编写呼吸机界面程序步骤  19-20
    2.2.3 界面程序介绍  20-26
    2.2.4 界面程序移植  26-27
  2.3 呼吸机控制模块硬件平台介绍  27-32
    2.3.1 控制模块主芯片  27-29
    2.3.2 LCD  29
    2.3.3 触摸屏  29-32
  2.4 Windows CE环境介绍与搭建  32-34
    2.4.1 Windows CE总体介绍  32-33
    2.4.2 Windows CE开发流程  33-34
  2.5 本章小结  34-35
第三章呼吸机及呼吸系统模型建立  35-47
  3.1 呼吸系统模型建立  35-40
    3.1.1 呼吸原理  35-36
    3.1.2 呼吸力学参数  36-38
    3.1.3 呼吸系统的模型建立  38-40
  3.2 呼吸机各模块建模  40-43
    3.2.1 呼吸机气路结构介绍  40-42
    3.2.2 气阀模型  42-43
    3.2.3 呼吸机管道模型  43
  3.3 呼吸机与呼吸系统集总参数模型建立与验证  43-46
    3.3.1 集总参数模型建立  43-45
    3.3.2 集总参数模型验证  45-46
  3.4 本章小结  46-47
第四章基于压力的呼吸模式仿真研究  47-57
  4.1 PCV和PSV模式介绍  47-48
  4.2 呼吸机开环控制  48-53
    4.2.1 PCV模式开环控制方法的设计与验证  48-51
    4.2.2 PCV模式开环控制改进方案  51-53
  4.3 呼吸机PI控制  53-56
    4.3.1 PID控制器介绍  53-54
    4.3.2 呼吸机PSV模式PI控制系统的建立与验证  54-56
  4.4 本章小结  56-57
第五章总结和展望  57-58
  5.1 论文工作总结  57
  5.2 工作展望  57-58
参考文献  58-60
致谢  60-61
发表论文  61

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