便携式呼吸监测系统设计方案的改进和算法研究

《便携式呼吸监测系统设计方案的改进和算法研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、便携式呼吸监测系统设计方案的改进和算法研究Improveddesignandalgorithmresearchofportablerespiratorydetectionsystem工程领域：电子与通信工程作者姓名：范大勇指导教师：杨嘉琛教授企业导师：杨柳天津大学电气自动化与信息工程学院二零一七年十二月摘要呼吸是一个重要的生理过程，它可以维持人的生命体征的稳定。呼吸疾病比如哮喘、慢性支气管炎、支气管扩张、间歇性睡眠综合症在全世界广泛的发生。根据WHO在2016的社会调查中发现，超过2亿3500万人患有哮喘，每年有超过

2、300万人死于慢性阻塞性肺病。因此为了有效地、准确地评价心肺功能，呼吸监测是呼吸系统疾病及ICU管理中的一个重要组成部分。本研究从呼吸力学的角度结合数学方法去优化人的呼吸参数，在满足测量设备的便携性的基础上，采用数学方法和上位机处理相结合的方式有效的对测量精度进行优化。本研究的呼吸监测系统采用高精度的差压式呼吸传感器结合差压呼吸管道，在管道的设计方面，在采用了有限元分析方法的基础上利用控制变量法有效的对在临床试验上的偏差进行优化达到更接近理论值的效果。同时借助传统的呼吸力学的测量理论，包括测量流量的伯努利方程和气体质

3、量守恒方程以及测量浓度的非分光红外方法，结合神经网络对这些数据进行滤波，拟合，预测最终得出满意的结果。最后采用该系统进行相应的实验，应用控制变量法对采集的数据对呼吸管道进行改进，对呼吸流量和浓度进行临床实验并和专业的呼吸机进行比较。通过长时间的大跨度时间间隔的实验，表明该呼吸机不需要对呼吸气体进行提前的处理，具有良好的稳定性。关键词：呼吸监测，呼吸力学，伯努利定律，朗伯比尔定律，主流式，控制变量法，气压传感器，神经网络，高斯滤波。IABSTRACTRespirationisanimportantphysiologic

4、alprocess,whichcanmaintainthestabilityofhumanvitalsigns.Respiratorydiseasessuchasasthma,chronicbronchitis,bronchiectasis,andintermittentsleepsyndromearewidespreadthroughouttheworld.AccordingtoWHO'ssocialsurveyof2016,morethan235millionpeoplesufferfromasthma,andm

5、orethan3millionpeoplediefromchronicobstructivepulmonarydiseaseeachyear.Therefore,inordertoevaluatecardiopulmonaryfunctioneffectivelyandaccurately,respiratorymonitoringisanimportantpartofrespiratorydiseasesandICUmanagement.Thisstudyconsidersportabilityandaccurac

6、yofmeasurement.Therespiratorymonitoringsystemofthisstudyuseshigh-precisiondifferentialpressurebreathingsensorscombinedwithdifferentialpressurebreathingducts.Inthedesignofbreathingducts,onthebasisofthefiniteelementanalysismethod,thecontrolvariablemethodisusedtoo

7、ptimizethedeviationinclinicaltrialstoachievetheeffectclosertothetheoreticalvalue.Atthesametime,thisstudyusesthemeasurementtheoryoftraditionalrespiratorymechanics,includingmeasuringtheflowofBernoulliequationandmassconservationequationofgasandmeasuringtheconcentr

8、ationofnon-dispersiveinfraredandtheneuralnetworkisusedtofilter,fitandpredictthedata,andthesatisfactoryresultsareobtained.Finally,thecorrespondingexperimentiscarriedoutbythis