呼吸机吸气相辅助给药电气控制系统设计(附件)【字数：11396】
摘 要现如今呼吸机发展不充分，尤其是呼吸机管道的设计不理想。不少呼吸机管道不具备给药功能，而具备该功能的呼吸机管道给药控制过于简单，药物浪费严重且管道受到很大程度上的腐蚀。这些因素导致原本就十分昂贵的呼吸机管道寿命变短，不仅给患者带来了高昂的治疗费用，而且造成严重浪费。这种状况急需改善，课题利用单片机、PWM技术等设计给药电气控制系统。本系统以单片机为核心，通过采集到的呼吸机本身的呼吸频率和节奏等信号来控制药物的雾化和喷出，在呼气结束和吸气开始的那一时间段喷出药物，实现给药精准化。以达到最大化利用药物的效果，从而减少残留药物对呼吸机管道的腐蚀作用。充分利用雾化药物的同时减少药物对管道的腐蚀，以延长呼吸机管道的寿命。
目 录
第一章 绪论 1
1.1目前呼吸机给药技术存在的缺陷 1
1.2 国内外背景现状 1
1.3研究内容及解决途径 2
第二章 控制系统总体设计 4
2.1系统总体设计 4
2.2系统功能与设计原则 4
2.3给药控制系统设计 5
第三章 给药控制系统硬件设计 6
3.1给药控制系统硬件设计 6
3.2控制器单片机简介 7
3.3 复位电路与晶振电路 8
3.4独立键盘连接电路 8
3.5电压采集电路 9
3.6 PWM滤波电路 9
第四章 给药控制系统软件设计 11
4.1开发语言和开发环境的选择 11
4.2程序整体设计 11
4.2.1主函数程序设计 12
4.2.2 模拟呼吸波发生器模块 14
4.2.3 工作模式设置模块 16
4.2.4 用户调节模式模块 17
4.2.5 PWM信号产生模块 19
第五章 问题解决与创新 20
致 谢 23
参考文献 24
附录A：完整程序 26
附录B：宽调频程序 32
绪论
1.1目前呼吸机给药技术存在的缺陷
国内目前大部分医院还是采用直接给药的方式来实 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
现呼吸机给患者供药。这种方式简单易行，即控制药物雾化和喷出只需要一对数字信号，高电平即开始雾化和喷药，低电平停止雾化和喷药。目前这种应用比较广泛，呼吸机给药系统不考虑病人呼气和吸气的时间与间隔，控制简单然而浪费很严重，不少药物无法被病人吸入从而不能被充分利用，停留在呼吸机管道中。残留在管道中的药物遇到病人呼出气体中带有的水分，对呼吸机管道腐蚀作用更加严重。医用呼吸机管道又十分昂贵，因此该控制方式不仅造成药物浪费还造成呼吸机管道的浪费。
现在不少医院中使用的呼吸机仍然是呼气管道和吸气管道通用，这种设计使得病人呼气时容易吹走药物，并且患者呼出的气体含有很多水分，这会致使管道中残留水汽变得湿润，如果不及时处理，这些水汽容易被病人再次吸入，进入肺腔从而导致严重后果。
随着科技的发展和市场的需求，我国的呼吸机势必会快速地更新换代，缺点必定会被弥补，需求也会得到进一步满足。而呼吸机使用中较为突出的问题——给药系统控制又是重中之重。呼吸机给药系统控制实现智能化是必然趋势，提高雾化药物利用率、减少药物对管道的腐蚀、选用新型耐腐蚀材料、减少呼吸机管道使用成本以及呼气和吸气管道分离是主要方向。
1.2 国内外背景现状
现如今呼吸机管道的价格十分昂贵，寿命却比较短，这不仅增添了病人的治疗负担，而且造成严重浪费。这种状况迫切需要改善，课题利用电气控制实现给药智能化，充分利用雾化药物的同时减少药物对管道的腐蚀，以延长呼吸机管道的寿命。此设计方案巧妙地利用了电气控制，将电气设计融入机械设计之中，以达到最佳效果。一旦实现，投入生产，便会给病人带来更好的体验，方可造福人类、造福社会，具有广阔的发展前景和巨大商机。
当今社会，科学技术高速发展，医疗器械的更新换代也越来越快，医院以及医生对医疗器械的依赖程度越来越大，并且对医疗器械质量和精度不断提出新的要求。尤其是对于抢救医疗设备，例如呼吸机、除颤仪、监护仪、输液泵等设备的数量越来越多，同时应用范围也越来越广。很多设备目前还不能满足临床需求，为了提高使用率和满足临床需求，不少设备需要共享。这些抢救医疗设备的质量关乎着临床医疗工作是否能顺利展开，所以提高此医疗设备的应用质量是重中之重。
呼吸机是大型医院必须具备的常用抢救设备，它能够在危急时刻延长病人寿命，从而为紧张的抢救争分夺秒。随着人们逐渐深入且全面地了解呼吸生理和科学技术的发展，呼吸机的性能也越来越高，呼吸机适用范围也得到扩大以及普及。相对于发达国家，呼吸机在中国的发展起步较晚，直到1958年，才于上海制造出钟罩式正负压呼吸机。1971年制成电动时间切换定容呼吸机。上个世纪九十年代中期，我国才开始重视呼吸机的研发，并且加大了对于呼吸机的开发力度，呼吸机的质量因而得到普遍提高。现在国产呼吸机在技术上还比较落后，大部分仍处在模仿国外产品技术的阶段，功能质量方面一直不如西方发达国家。国内呼吸机投入临床20年来，其质量没有得到该有的重视，导致处于服役期的许多呼吸机故障频频、隐患多多，对病人的安全产生威胁。当前，提高呼吸机尤其是管道的性能是十分紧要的。
1.3研究内容及解决途径
本次所研究的系统根据病人或呼吸机本身的呼吸频率，通过对采集到的呼吸波形的的检测与比较，控制雾化药物的喷出。以便提高药物利用率，减少残留药物对呼吸机管道的腐蚀作用。
结合本课题要实现的要求：对病人或者呼吸机本身的呼吸频率信号的采集、分析和传输，根据采集的信号确定给药系统喷药的时间段，以及吸气管道和呼气管道开通的时间。整体设计分为两大部分：信号采样和处理的部分和确定喷药时间。?
在数据采样和处理部分，由于条件限制，这部分用模拟产生的信号代替。将采集到的信号进行分析，并且显示波形。?
目 录
第一章 绪论 1
1.1目前呼吸机给药技术存在的缺陷 1
1.2 国内外背景现状 1
1.3研究内容及解决途径 2
第二章 控制系统总体设计 4
2.1系统总体设计 4
2.2系统功能与设计原则 4
2.3给药控制系统设计 5
第三章 给药控制系统硬件设计 6
3.1给药控制系统硬件设计 6
3.2控制器单片机简介 7
3.3 复位电路与晶振电路 8
3.4独立键盘连接电路 8
3.5电压采集电路 9
3.6 PWM滤波电路 9
第四章 给药控制系统软件设计 11
4.1开发语言和开发环境的选择 11
4.2程序整体设计 11
4.2.1主函数程序设计 12
4.2.2 模拟呼吸波发生器模块 14
4.2.3 工作模式设置模块 16
4.2.4 用户调节模式模块 17
4.2.5 PWM信号产生模块 19
第五章 问题解决与创新 20
致 谢 23
参考文献 24
附录A：完整程序 26
附录B：宽调频程序 32
绪论
1.1目前呼吸机给药技术存在的缺陷
国内目前大部分医院还是采用直接给药的方式来实 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
现呼吸机给患者供药。这种方式简单易行，即控制药物雾化和喷出只需要一对数字信号，高电平即开始雾化和喷药，低电平停止雾化和喷药。目前这种应用比较广泛，呼吸机给药系统不考虑病人呼气和吸气的时间与间隔，控制简单然而浪费很严重，不少药物无法被病人吸入从而不能被充分利用，停留在呼吸机管道中。残留在管道中的药物遇到病人呼出气体中带有的水分，对呼吸机管道腐蚀作用更加严重。医用呼吸机管道又十分昂贵，因此该控制方式不仅造成药物浪费还造成呼吸机管道的浪费。
现在不少医院中使用的呼吸机仍然是呼气管道和吸气管道通用，这种设计使得病人呼气时容易吹走药物，并且患者呼出的气体含有很多水分，这会致使管道中残留水汽变得湿润，如果不及时处理，这些水汽容易被病人再次吸入，进入肺腔从而导致严重后果。
随着科技的发展和市场的需求，我国的呼吸机势必会快速地更新换代，缺点必定会被弥补，需求也会得到进一步满足。而呼吸机使用中较为突出的问题——给药系统控制又是重中之重。呼吸机给药系统控制实现智能化是必然趋势，提高雾化药物利用率、减少药物对管道的腐蚀、选用新型耐腐蚀材料、减少呼吸机管道使用成本以及呼气和吸气管道分离是主要方向。
1.2 国内外背景现状
现如今呼吸机管道的价格十分昂贵，寿命却比较短，这不仅增添了病人的治疗负担，而且造成严重浪费。这种状况迫切需要改善，课题利用电气控制实现给药智能化，充分利用雾化药物的同时减少药物对管道的腐蚀，以延长呼吸机管道的寿命。此设计方案巧妙地利用了电气控制，将电气设计融入机械设计之中，以达到最佳效果。一旦实现，投入生产，便会给病人带来更好的体验，方可造福人类、造福社会，具有广阔的发展前景和巨大商机。
当今社会，科学技术高速发展，医疗器械的更新换代也越来越快，医院以及医生对医疗器械的依赖程度越来越大，并且对医疗器械质量和精度不断提出新的要求。尤其是对于抢救医疗设备，例如呼吸机、除颤仪、监护仪、输液泵等设备的数量越来越多，同时应用范围也越来越广。很多设备目前还不能满足临床需求，为了提高使用率和满足临床需求，不少设备需要共享。这些抢救医疗设备的质量关乎着临床医疗工作是否能顺利展开，所以提高此医疗设备的应用质量是重中之重。
呼吸机是大型医院必须具备的常用抢救设备，它能够在危急时刻延长病人寿命，从而为紧张的抢救争分夺秒。随着人们逐渐深入且全面地了解呼吸生理和科学技术的发展，呼吸机的性能也越来越高，呼吸机适用范围也得到扩大以及普及。相对于发达国家，呼吸机在中国的发展起步较晚，直到1958年，才于上海制造出钟罩式正负压呼吸机。1971年制成电动时间切换定容呼吸机。上个世纪九十年代中期，我国才开始重视呼吸机的研发，并且加大了对于呼吸机的开发力度，呼吸机的质量因而得到普遍提高。现在国产呼吸机在技术上还比较落后，大部分仍处在模仿国外产品技术的阶段，功能质量方面一直不如西方发达国家。国内呼吸机投入临床20年来，其质量没有得到该有的重视，导致处于服役期的许多呼吸机故障频频、隐患多多，对病人的安全产生威胁。当前，提高呼吸机尤其是管道的性能是十分紧要的。
1.3研究内容及解决途径
本次所研究的系统根据病人或呼吸机本身的呼吸频率，通过对采集到的呼吸波形的的检测与比较，控制雾化药物的喷出。以便提高药物利用率，减少残留药物对呼吸机管道的腐蚀作用。
结合本课题要实现的要求：对病人或者呼吸机本身的呼吸频率信号的采集、分析和传输，根据采集的信号确定给药系统喷药的时间段，以及吸气管道和呼气管道开通的时间。整体设计分为两大部分：信号采样和处理的部分和确定喷药时间。?
在数据采样和处理部分，由于条件限制，这部分用模拟产生的信号代替。将采集到的信号进行分析，并且显示波形。?
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