气流阻抗智能检测调节装置关键技术及优化设计研究

发布时间：2020-07-29 13:49

【摘要】：气流阻抗智能检测调节装置作为一种家用电子医疗设备,主要用于检测和预防人体呼吸暂停综合症的发生,并对呼吸(?)能进行锻炼强化,起到疾病初诊和呼吸训练的作用。课题以呼吸气流智能检测设备为研究对象,采用低功耗理念对系统软件和硬件进行方案设计,从数值模拟和实验两方面分析不同气道的结构参数和不同呼吸态的变化对气流检测的影响,研究呼吸气流智能检测设备的优化方案,并将方案以便携式结构设计装配,实现产品样机的成型。主要的内容有:(1)针对系统硬件和软件方案进行分析,硬件部分通过对模拟、数字及电源电路的设计完成系统PCB制作。软件部分以Keil μ Vision作为开发平台,采用模块化设计实现系统功能,满足低功耗电子设备的使用需求。从元器件和电路性能的角度进行优化,提高对呼吸气流信号的检测精度。(2)以气道为研究对象,通过对单一气道和分支气道进行数值模拟,研究其入口直径、闭合角度和阻抗高度等结构参数对气流流场的影响。分析呼吸暂停态和正常呼吸态下的压力变化对气流检测的影响,并通过正交试验对气道的结构参数进行优化分析。(3)通过数值模拟和实验验证两方面对比研究气道的检测位置和检测方式对气流检测的影响,并通过实验分析检测位置的最优距径比和不同呼吸态下的气道适用性。同时基于便携式理念进行整体装置的结构设计装配,实现产品样机的成型。
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TH77
【图文】：

．１．２．１气流智能检测装置发展逡逑气流检测设备的临床应用已经有５０多年的历史，随着科技医疗水平的发展实现的功能要求也日趋多样化，追溯其发展过程，按照结构原理可以分为四大类流量式、容积式、阻抗式和智能式｜３１。逡逑（１）流量式逡逑流量式的原理是通过呼吸使气腔内产生纵向气流，当气流流速足够大超过值时，即可使气腔体内的测量浮标升起，并根据浮标升起的位移董作为计量指［４）。典型的结构有ＭｃｇｉｌｌＬｅ＃设计研制的旋转凸台式气流计量检测装置，通将凸台进行旋转转动，使主气道能够对准不同直径的通气孔，从而改变气流的气程度。Ｒｉｃｈａｒｄ邋Ｅｒｉｃｓｏｉ＾ｌ设计出具有变径外壁的盘状活塞浮标气流检测装置，逡逑通过旋转端盖连接主气道和不同直径的通气孔实现气阻的调整，整个装置的组部件轻巧灵活，便于拆卸维护，具有呼气与吸气两种测量方式，如图１－２所示

它采用斜握式外形和弹簧控制单向阀设计，可以根据传感器的检测数据反馈不同逡逑气流强度，并在透明ＬＥＤ灯板处显示不同色彩的灯光，同时在侧壁提供ＵＳＢ接逡逑口用于连接ＰＣ端，方便呼吸数据的上传分析，如图１－５所示。逡逑％逡逑（ａ）逦（ｂ）逡逑图１－５智能式呼吸设备逡逑ａ．邋Ｋ－Ｓｅｒｉｅｓ４，邋ｂ．邋Ａｐｐａｒａｔｕｓ逡逑Ｆｉｇ．邋１－５邋Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ邋ｂｒｅａｔｈｉｎｇ邋ｄｅｖｉｃｅ逡逑ａ．邋Ｋ－Ｓｅｒｉｅｓ４，邋ｂ．邋Ａｐｐａｒａｔｕｓ逡逑４逡逑

（ｂ）逦（ｃ）逡逑图１－４阻抗式呼吸气流调节装置逡逑ａ．孔槽阻抗式，ｂ．单向阀式，ｃ．弹簧活塞式逡逑Ｆｉｇ．１－４邋Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ邋ｒｅｓｐｉｒａｔｏｒｙ邋ａｉｒｆｌｏｗ邋ｒｅｇｕｌａｔｉｎｇ邋ｄｅｖｉｃｅ逡逑ａ．邋Ｓｌｏｔ邋ｔｙｐｅ，邋ｂ．邋Ｖａｌｖｅ邋ｔｙｐｅ，邋ｃ．邋Ｓｐｒｉｎｇ邋ｐｉｓｔｏｎ邋ｔｙｐｅ逡逑（４）智能式逡逑随着微机技术的发展，开始探索使用传感器、单片机等电子元件构建智能检逡逑测系统，并运用蓝牙等无线传输技术上传至ＰＣ端，实现数据的实时检测与分析逡逑处理，同时为使用者提供呼吸监护和检测，便于医生远程诊断治疗［１２］。英国医逡逑疗器械公司Ｐｏｗｅｒ邋Ｂｒｅａｔｈｅ最先研发出一款智能呼吸训练检测设备Ｋ－Ｓｅｒｉｅｓ４，可逡逑以通过ＰＣ端与设备实现实时监控和检测分析，同时能够提供三种不同强度阻抗逡逑训练模式［１３１。美国Ｓｍｉｔｈ邋Ｍｅｄｉｃａｌ公司研发另一类型的智能呼吸设备ＡｐｐａｒａｔｕｓＰＩ。逡逑它采用斜握式外形和弹簧控制单向阀设计

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本文编号：2774046