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1、医用呼吸阻力监测设备研制概述-->第一章绪论1.1课题研究背景本课题是由三家单位联合申报的。该项目是基于一个已有的调查事实:呼吸疾病越来越成为威胁人类身体健康的主要根源。呼吸系统疾病(不包括肺癌)在城市的死亡病因中占第4位(13.1%),在农村占第3位(16.4%);由于大气污染、吸烟、工业经济发展导致的理化因子、生物因子吸入以及人口年龄老化等因素,使近年来呼吸系统疾病如肺癌、支气管哮喘的发病率明显增加,慢性阻塞性肺疾病居高不下(40岁以上人群中超过7%)[1]。肺结核发病率虽有所控制,但近年又有增高趋势。尤其是03年的SARS在社会中造成了严重的恐慌,是一种因感
2、染SARS冠状病毒引起的新的呼吸系统传染性疾病,主要临床表现为头痛、乏力、肌肉酸痛、发热、干咳少痰等,严重者可出现呼吸窘迫,其主要通过近距离空气飞沫传播。本病具有较强的传染性,在家庭和医院有显著的聚集现象。随之而来的禽流感是由甲型流感病毒的亚型引起的传染性疾病,此病可通过消化道、呼吸道、皮肤损伤和眼结膜等多种途径传播,人员和车辆往来是传播本病的重要因素。医用新型强迫振荡呼吸阻力监测仪的设计与应用研究是基于国内的监测仪的现状和在ICU临床上的实践上的不足提出来的。现多数产品为国外知名厂商:日本MINATO,德国康讯,意大利科时迈等。而国内的产品在技术上、质量上和售后
3、服务上都明显稍逊一筹,故而国内的厂家多为产品代理或是生产加工。同时针对现有的监测仪设备存在的缺点:品种繁多,价格昂贵,处理方法复杂,人机界面不友好,非专业人士不能明白其中的仪器测量参数的意义,不能及早的预防与发现病情的情况。本课题组的成员:南方医科大学珠江附属医院ICU副主任医师在临床上实践中发现:现有的有创方式的监测仪存在缺陷,采用有创方式增加了病人疾苦。1.2国内外研究现状强迫振荡技术最早是由Otis等于20世纪50年代提出用于检测呼吸系统的动力学参数并经过反复改进运用于呼吸生理学和病理学领域的新技术,但是该项技术在上个世纪受限于数据处理算法、振荡装置控制策略
4、和电子芯片技术的发展,使得其一直停留在实验室的阶段,没有相应的产品推出。基于强迫振荡技术的无创呼吸监测仪的研究在国内外尚处于发展阶段,据本课题多方市场调研:目前基于强迫振荡技术的呼吸阻力监测仪的应用国内外成型的产品目前只有德国的知名厂家:GE阻频公司,而国内的只有中科院在99年立项,03年研制成功的样机。不过这两款基于强迫振荡技术的呼吸阻力监测仪都是基于频域分析的方法[6](频域的数据分析方法可以参考专利-->控制方法的选择.......153.4音圈电机伺服控制系统的重点模块设计........17第四章数据采集模块设计........224.1主控芯片的电源电
5、路设计........234.2主控芯片的下载电路.......244.3主控芯片的启动模式和复位电路........254.4采集模块的SD卡存储电路设计..........26第五章数据分析模块设计........335.1数据分析的核心技术理论.......345.2移动平均滤波设计........365.3互相干法........365.4移动平滑滤波..........37第六章数据显示模块设计6.1数据显示模块的硬件电路设计6.1.1ARM9主控芯片的核心板最小系统电路设计本课题的数据显示模块一开始是用7寸的LCD,触摸屏的操作方式,合作单位提出使用V
6、GA显示,按键操作方式,最终方案使用的是VGA显示,按键操作。数据显示模块是将数据采集和数据分析处理后的参数以波形和参数的数值形式显示出来,附加上显示界面移动的“加速+”、“减速-”、“开始”、“暂停”和“返回”等按键操作,整个界面由初始界面、波形显示界面、参数显示界面、附加显示界面的按键操作和数据分析计算的互相干系数值组成。本章从以下三个方面对数据显示界面进行阐述:首先从数据显示界面的硬件电路设计进行详细介绍,阐述每个硬件电路模块的功能和原理;其次从软件设计讲解每个模块的软件设计细节和整个模块的流程图设计细节;最后从数据显示模块的调试细节进行介绍,进而将本章进行
7、总结。ARM9采用了核心板加底板的模块化思想,目的是方便了调试工作。ARM9核心板借鉴了友善之臂的设计思想:采用了6层板设计,使用了等长布线满足信号完整性;出于调试和维修的方便的考虑下,所有的芯片都在顶层布置;从插拔的方便性和开发的可拓展性引出大部分的I/O口,使用了“U”型排列2.0mm的排针;核心板最小系统包括。........第七章系统的组装、调试和总结展望本章节主要是从研发的样机进行组装(主要是散热模块、电源模块、振荡模块、数据采集、分析和显示模块电路板、管道模块、外贴膜模块等),各个模块进行功能性调试确认是否可行:分别从振荡模块是否稳定顶住压力做正弦运动
8、;数据采集
