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双水平呼吸机是一种能够取代、辅助或改善人的呼吸功能,增加肺通气量,减轻呼吸功消耗,节约心脏储备能力的医疗仪器。人类的吸气功能是:呼吸肌收缩,胸廓容积扩大,肺泡膨胀(形成负压)从外界吸入空气;呼气功能是:呼吸肌放松,肺泡弹性收缩,肺内压力增大,向外呼出气体。由此可知,由于人类肺泡的膨胀和收缩与大气压之间的压力差形成了呼吸功能。呼吸机是用机械的办法建立这压力差,从而实现强制的人工呼吸过程,它的作用是将一定浓度和流量的空、氧混合气体与患者的吸气同步送入人体肺内,并将患者的二氧化碳废气同步排出体外,完成气体交换。所以呼吸机对于那些有呼吸障碍,或呼吸系统疾病,导致不能正常呼吸的人是必不可少的。
双水平呼吸机控制系统部分主要是由一块基于ARM7处理器的主控板组成,其主要功能是实现信号的采集、滤波、放大以及信号的模数转换,控制信号的数模转换、跟随滤波、放大,还有串口通信的实现,最终使气路系统的信号可以采集到上位机,而上位机通过采集来的信号进行处理,产生控制信号来控制气路系统。
气路系统部分主要是由涡轮、阀以及阀控制器、流量与压力传感器等组成。
双水平呼吸机控制算法部分主要用到了滤波算法,呼吸机各种工作模式算法的实现,以及PID自动控制算法的实现,通过不断的调试算法,来提高系统的控制精度以及系统的工作效率。
在该项目的实施过程中,首先,是要了解呼吸机的工作原理以及结构;其次,设计硬件控制系统以及呼吸机实验模型;接着,对硬件系统进行调试;最后编写软件程序,并进行调试。