基于Linux的呼吸机控制系统的研究

发布时间：2017-05-26 03:09

  本文关键词：基于Linux的呼吸机控制系统的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 随着机械电子技术和医疗器械的发展,对呼吸机的性能提出了更高的要求,导致计算机控制在呼吸机上的应用越来越广泛。本文从系统的实时性和稳定性出发,研究和实现了基于Linux的呼吸机实时控制系统。 首先,深入研究了呼吸机的控制原理,并在此基础上进行了呼吸机实时控制系统的硬件结构设计。利用数据采集卡对压力和流速进行数据采集,通过步进电动机调整按需阀的角度和方向,实现对压力和流量的控制。 其次,在实现呼吸机的计算机控制中,完成了最重要的一步-采集系统硬件驱动程序的编写。探讨了Linux下开发设备驱动程序的方法,分析了系统中采用的PCI总线标准体系结构。并针对具体的呼吸机信号采集系统的设备,结合PCI总线标准,本文详细论述了如何在Linux操作系统下实现对该设备进行驱动程序的开发以及在开发过程中需要注意的问题。 最后,设计编制了控制软件。总体上采用模块化设计,即将控制模块分为多个子模块,每一子模块实现一项特定的功能。实现了呼吸参数、呼吸模式的选择,以及控制量的计算,最后根据计算所得控制量进行了实时输出控制。并采用了安全报警功能,保证了控制系统的安全性。同时,进行了人机界面的设计,动态显示了呼吸机的工作状态。 本课题所开发的基于Linux的系统增强了呼吸机控制的实时性、稳定性,并且人机界面友好,操作简单方便。
【关键词】：呼吸机 Linux系统 计算机控制 驱动程序
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TH777
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 绪论7-15
• 1.1 引言7-9
• 1.2 课题的研究意义及背景9-13
• 1.2.1 呼吸机的发展的历史9-11
• 1.2.2 国内外呼吸机的发展状况11-12
• 1.2.3 呼吸机的发展趋势12-13
• 1.2.4 课题研究的意义13
• 1.3 本课题的主要工作13-15
• 第二章 呼吸及呼吸机的分析15-27
• 2.1 呼吸生理15-18
• 2.2 现代呼吸机的分析18-27
• 2.2.1 呼吸机的形式19
• 2.2.2 呼吸机的主机19-21
• 2.2.3 时相切换21-23
• 2.2.4 通气方式及意义23-24
• 2.2.5 切换方式24-25
• 2.2.6 气路分析25-27
• 第三章 呼吸机控制系统的硬件结构设计27-37
• 3.1 呼吸机控制系统的总体设计方案27-30
• 3.1.1 呼吸机控制系统的设计目标27
• 3.1.2 呼吸机控制系统所具备的功能27-28
• 3.1.3 呼吸机控制系统的控制功能28-29
• 3.1.4 呼吸机控制系统的总体结构29-30
• 3.2 呼吸机控制系统的执行结构30-32
• 3.2.1 呼吸机驱动方式选择30
• 3.2.2 信号输入部分30-32
• 3.3 信号采集与处理32-36
• 3.3.1 A/D 采集卡PCI-171133-34
• 3.3.2 数字I/O 卡PCI-176034-36
• 3.4 机械通气监护36-37
• 第四章 呼吸机控制系统设备驱动程序设计37-56
• 4.1 PCI 标准体系结构介绍37-40
• 4.2 Linux 设备驱动程序基本原理40-44
• 4.2.1 概述40-41
• 4.2.2 设备文件41-42
• 4.2.3 驱动程序模块42-43
• 4.2.4 用户态与核心态43-44
• 4.3 PCI 驱动程序框架44-56
• 4.3.1 PCI 设备驱动程序使用的重要内核数据结构44-47
• 4.3.2 初始化模块47-52
• 4.3.3 设备打开与释放模块52
• 4.3.4 设备的读写和控制模块52-54
• 4.3.5 驱动程序的安装54-56
• 第五章 呼吸机控制系统软件设计56-69
• 5.1 控制软件总体结构设计56-57
• 5.2 控制软件各子模块的设计57-69
• 5.2.1 主程序模块57-58
• 5.2.2 参数输入模块58-59
• 5.2.3 呼吸模式控制模块59-63
• 5.2.4 控制量计算模块63-64
• 5.2.5 输出显示模块64-66
• 5.2.6 输出控制模块66-67
• 5.2.7 压力/流量检测模块67
• 5.2.8 安全报警模块67-69
• 第六章 结论与展望69-70
• 参考文献70-72
• 发表论文和科研情况说明72-73
• 致谢73

【引证文献】

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 易韦韦;基于主动模拟肺的通气模式关键技术研究[D];国防科学技术大学;2009年

中国硕士学位论文全文数据库 前4条

1 李月恒;基于ARM-AVR双CPU的数字式呼吸机控制器设计[D];北方工业大学;2008年

2 李莎莎;自主设计式通气模式技术的研究[D];山东理工大学;2008年

3 谭翼;基于ARM-Linux平台的Java虚拟机的移植研究[D];昆明理工大学;2007年

4 唐志雄;基于膈肌肌电触发的呼吸机面板开发[D];华南理工大学;2012年

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本文编号：395617