学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

便携式呼吸机研究

作　者: 范烨
导　师: 刘志国
学　校: 中国人民解放军军事医学科学院
专　业: 生物医学工程
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
分类号: TH789
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 388次
引　用: 4次
阅　读: 论文下载

内容摘要

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无关性、并行运行、根据优先级高低自动处理的特点，并为将来进一步的功能扩展(TCP／IP协议的支持，图形化用户界面的采用等)打下良好的基础。系统控制软件共划分为七个优先级不同的任务，各任务之间协同工作，共同完成便携式呼吸机的控制功能。系统的气路部分采用3.2L氧气瓶提供气源，使用减压阀、空氧混合器、电磁阀等部件实现了对病人呼吸状况的灵活调节。经测试，本文设计的便携式呼吸机能够很好的完成病人的呼吸监护、机械通气救治任务，并具有一定的智能化、信息化特征，达到设计要求。

全文目录

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
    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

便携式呼吸机研究

内容摘要

全文目录

相似论文