【正文】 0C 呼吸機(jī) 900C 呼吸機(jī)以控制精確度高、性能穩(wěn)定、故障率低而聞名，因而在各大醫(yī)院應(yīng)用也較為廣泛。當(dāng)氧濃度設(shè)置為 21%時，監(jiān)測顯示為 18%；當(dāng)氧濃度設(shè)置為 50%時，監(jiān)測顯示為 42%。 電路系統(tǒng)的作用 是接受用戶對呼吸參數(shù)的輸入，控制氣路系統(tǒng)的工作和監(jiān)測患者的呼吸參數(shù)。 組成及結(jié)構(gòu)原理： PB760 呼吸機(jī)主要由氣路系統(tǒng)和電路系統(tǒng) 2 部分組成。 國外的呼吸檢測儀器 美國泰科公司研制的 PB760 呼吸機(jī) 呼吸信號檢測的研究 9 圖 19 Puritan Bent? 760 呼吸機(jī) 其具有標(biāo)準(zhǔn)化的流量觸發(fā)及精確的氣體傳輸，采用先進(jìn)的無摩擦伺服閥作為氣體輸送系統(tǒng)，使呼吸機(jī)系統(tǒng)響應(yīng)速度快，并且操作界面直觀方便。 目前國內(nèi)監(jiān)護(hù)儀呼吸參數(shù)監(jiān)測多采用阻抗法 ，只能測量呼吸頻率，不能反映呼吸通道的流量、壓力和病人呼吸的氣體容積等生理參數(shù)，對于在機(jī)械輔助通氣過程中可能給病人造成氣壓傷、容積傷和肺膨脹不全等不良作用的氣道狀態(tài)不能進(jìn)行有效的實時監(jiān)測 [5]。主機(jī)內(nèi)置溫度傳感器，自動測量氣體溫度，實現(xiàn)溫度自動補(bǔ)償，保證流量測量精度。 CITREX H4 呼吸機(jī) /麻醉呼吸機(jī)質(zhì)量檢測儀 功能： 圖 18 CITREX H4 呼吸機(jī) 小巧、便攜、觸摸式彩屏設(shè)計，智能化操作。 圖 17 PF300 型呼吸機(jī)質(zhì)量檢測儀 呼吸信號檢測的研究 8 測試軟件 FlowLab 提供全參數(shù)數(shù)值監(jiān)測、圖表式精細(xì)化分析以及趨勢記錄功能。 技術(shù)參數(shù)： （ 1）潮氣量 252500ml （ 2）峰流速 3150L/min(1BW24kg)、 360L/min(1BW 24kg) （ 3）吸氣壓力 590cmH2O （ 4）吸氣時間 秒 （ 5）吸呼比 149： 11： 249 奧利科公司 PF300 型呼吸機(jī)質(zhì)量檢測儀 功能： PF300 集成 最精確的傳感器技術(shù)，采用人性化的界面設(shè)計，提供全功能的圖形化分析功能，旨在為呼吸機(jī)、麻醉機(jī)、流量表、壓力表類設(shè)備提供可靠和精確的測量，從而有效規(guī)避風(fēng)險的發(fā)生。實 時描記各種呼吸曲線、呼吸環(huán)，且每個呼吸環(huán)可存儲、對比，幫助醫(yī)生判斷病情發(fā)展的治療效果。 國內(nèi)的呼吸檢測儀器 江西特力麻醉呼吸設(shè)備有限公司 TPR4000 電腦多功能呼吸機(jī) 呼吸信號檢測的研究 6 圖 14 TPR4000 電腦多功能呼吸機(jī) 它采用了國外先進(jìn)呼吸設(shè)備的伺服呼氣閥的技術(shù)，使呼氣切換靈敏，阻力甚小，減少了呼吸氣過程中機(jī)械死腔。通氣模式為常用的基本通氣模式，基本上能夠滿足臨床使用要求。目前，國產(chǎn)呼吸機(jī)在技術(shù)上大多數(shù)還處于借鑒和模仿國外產(chǎn)品技術(shù)，在功能質(zhì)量方面，尤其是在可靠性上落后于國外發(fā)達(dá)國家。 1971年制成電動時間切換定容呼吸機(jī)。 第 3 代上世紀(jì) 80 年代后，尤其是進(jìn)入 90 年代以來，計算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用使呼吸機(jī)的性能得到進(jìn)一步的完善，使之具備了全面的報警功能及各種監(jiān)測和顯示系統(tǒng)，如 SIEMENS300、 Bird8400、 Bear1000、 DragerEvita2 等呼吸機(jī) [3]。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 發(fā)展歷程 第 1 代源于 19～ 20 世紀(jì)中葉，結(jié)構(gòu)和功能均較簡單，如鐵肺、胸甲呼吸機(jī)和壓差室呼吸機(jī)。 呼吸信號檢測的研究 5 由心電獲得呼吸信號 由心電獲取呼吸信號是目前仍在探索的一種方法 [9]。 Corbishlev 等提出了一個微型的、可穿戴的呼吸監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)將拾音器放置在衣領(lǐng)處獲取呼吸聲音。 呼吸聲音檢測 該方法是將一個微型的拾音器放置在呼吸道 附近或喉上對聲音的變化進(jìn)行監(jiān)測，然后通過頻譜分析估計出呼吸聲音的大小。 另一種是壓力應(yīng)變感應(yīng)式流量傳感器， 它是在呼吸回路中分出一個很小的并行支氣路，利用此通道進(jìn)行壓力測量。 這類流量傳感器主要包含兩種：一種是壓差式流量傳感器。流量傳感器是用來檢測氣體或液體在單位時間里流過某一固定橫截面積的流體速度， 流速與管道橫截面積的乘積等于流量。我國燕山大學(xué)的劉寶華等人設(shè)計了一種基于諧振狀態(tài)下反射阻抗的耦合原理實現(xiàn)了高靈敏度檢測呼吸信號 [12] 。 如圖 12，它具有無創(chuàng)、安全、簡單、廉價等優(yōu)點(diǎn)， 但是比較容易受到人體心電和肌電等其他運(yùn)動信號 的干擾， 從而影響檢測的準(zhǔn)確性。由于該方法簡單、完全、無創(chuàng)且不會對病人產(chǎn)生任何副作用，故近來得到了深入發(fā)展與廣泛的應(yīng)用。 壓力式檢測方法對壓力傳感器的位置要求較為苛刻，而且需要固定于人體上，會給測試者帶來不適。將傳感器放置在呼吸管道上，可將呼吸信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，然后通過放大、檢波和 A/D 轉(zhuǎn)換，或通過功率放大進(jìn)行記錄和數(shù)據(jù)處理；也可將其放置在胸部或腹部，如腰帶式小兒呼吸監(jiān)視器就是將壓電雙晶體傳感器固定在帶子上，然后把帶子捆在小兒腹部。 壓力檢測 壓力式檢測方法利用壓力傳感器檢測這種周期性形變，進(jìn)而檢測呼吸頻率。 圖 11 呼吸信號 呼吸信號檢測的研究 3 呼吸信號的變化情感能夠反應(yīng)出情緒變化，對研究情感識別是非常有用的。此外，呼吸可以說明自主神經(jīng)系統(tǒng)保持在警惕狀態(tài)，這時候的情感反應(yīng)是在大腦負(fù)荷的情況下進(jìn)行的。它們之間的特征序列會存在相同的地方 [2]。 呼吸作用存在個體差異性，不同的個體其，呼吸狀況會有所不同，呼吸的速率、幅度分布范圍和分布特點(diǎn)也會有點(diǎn)不同。 呼吸信號涉及 的指標(biāo)較多，主要包括呼吸頻率、呼吸幅度、動脈血?dú)?、潮氣量、呼吸?jié)律、月市活量以及普通胸片等。正常成人每分鐘呼吸 1620 次，即 3～ 4s 每次，每次吸入和呼出的氣體量大約為 500 毫升，稱為潮氣量。外呼吸的時候機(jī)體不斷地從外界環(huán)境攝入氧氣，進(jìn)行新陳代謝，供應(yīng)機(jī)體能量和維持身體溫度；外呼吸同時會將產(chǎn)生的二氧化碳排出體外減少干擾。 呼吸信號常用的檢測方法 呼吸信號簡介 呼吸 (Res Piration，簡稱 RSP)是指人體與外界環(huán)境進(jìn)行氣體交換的總過程。但目前呼吸監(jiān)護(hù)技術(shù)的發(fā)展滯后于 心血管監(jiān)護(hù)技術(shù)，臨床醫(yī)生重 “ 心 ” 輕 “ 肺 ” 的現(xiàn)象普遍存在。通過呼吸，人體不斷地從外界環(huán)境攝取氧，以氧化體內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)，供應(yīng)能量和維持體溫；同時將氧化過程中產(chǎn)生的 CO2 排出體外，以免 CO2 過多擾亂人體機(jī)能，從而保證新陳代謝的正常進(jìn)行 [1]。但在現(xiàn)有的技術(shù)條件下，要實現(xiàn)用便攜式呼吸監(jiān)護(hù)設(shè)備實時動態(tài)連續(xù)監(jiān)護(hù)這一系列的生理參數(shù)，是非常困難的?，F(xiàn)代監(jiān)護(hù)技術(shù)要求連續(xù)監(jiān)測各種生理參數(shù)，做到無創(chuàng)、準(zhǔn)確、穩(wěn)定，盡可能減少不適感，無過敏反映，這其中需要解決的問題頗多。 關(guān)鍵字 ： 虛擬儀器； LabVIEW；呼吸參數(shù)；數(shù)據(jù)采集 呼吸信號檢測的研究 II Abstract Respiration is an important physiological detection of the respiratory signal is a main part of the modern detection of human respiratory signal has a high clinical is well developed as a detecting existing measurement and applications of human respiratory signal were discussed in this to develop respiratory signal detection System were simply research. The design of the hardware system and the software system of the respiratory signal system is expounded detailedly in the respiratory signal system includes a power module sense, circuit module, a signal condition circuit module, a singlechip module, RS485 module and PC,In this respiratory signal system , the weak signal would be collected, amplified, converted to digital signal and data transmission. The system’s software is programmed by LabVIEW which has graphic programming system’s function is flexibly defined and meet user’s requirement consists of data acquisition, alarm and data storage modules,and the system have good manmachine interface,and easy operation. Key words： virtual instrument, LabVIEW,breath parameter, data acquisition 呼吸信號檢測的研究 III 目錄 摘 要 .................................................................................................................................... I Abstract .............................................................................................................................. II 目錄 .................................................................................................................................. III 第一章 緒論 ......................................................................................................................1 呼吸信號的研究背景和意義 .............................................................................1 選題背景 .........................................................................................................1 研究意義 .........................................................................................................1 呼吸信號常用的檢測方法 .................................................................................1 呼吸信號簡介 .................................................................................................1 壓力檢測 ........................................................................................................3 阻抗法檢測 ....................................................................................................3 呼吸氣流檢測 .................................................................................................4 呼吸聲音檢測 .................................................................................................4 由心電獲得呼吸信號 ......................................................................................5 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ............