基于单片机控制的同步呼吸机设计

　　1 引言

　　在现代临床医学中，呼吸机作为一项能人工替代自主通气功能的有效手段，已普遍用于各种原因所致的呼吸衰竭、大手术期间的麻醉呼吸管理、呼吸支持治疗和急救复苏中，在现代医学领域内占有十分重要的位置。呼吸机是一种能够起到预防和治疗呼吸衰竭，减少并发症，挽救及延长病人生命的至关重要的医疗设备。国内在该领域内发展较晚，临床上使用的呼吸机多为国外生产，为了改变这种状况，我们参考国外先进呼吸机的特性指标，设计了这款功能全、性能强、临床监护参数多、可靠性高的同步呼吸机。

　　2 主要技术指标

　　(1)呼吸模式：

　　①间歇正压(IPPV)通气;

　　②同步辅助(IPPB)通气;

　　③同步指令(SIMV)通气;

　　④呼气末正压(PEEP)通气;

　　⑤吸气平台(EIP)方式;

　　⑥间隙正压通气加叹息(IPPV+SIGH)方式;

　　⑦持续气道正压(CPAP)通气;

　　⑧压力支持(PSV)通气;

　　⑨自动应急通气;

　　⑩手动供气;

　　(2)切换方式：

　　①时间切换; ②压力切换; ③容量切换;

　　(3)显示及监测参数：

　　①频率;

　　②吸呼比值;

　　③潮气量;

　　④分钟通气量;

　　⑤气道平均压、峰值压;

　　⑥触发灵敏度;

　　⑦上、下限告警压力;

　　3 呼吸机系统组成

　　该呼吸机系统由气路及控制电路两大部分组成。图1 是整个系统的结构框图，在气路系统中，由空气压缩机提供的压缩新鲜空气与氧气瓶提供的压缩医用氧经空氧混合器按要求混合后，由减压器将混合气体的压强减至0.14MPa，送往融储器控制阀。单片机按照设置的呼吸方式计算出所需的融储压力，将融储器控制阀打开，把混合气体按预定压力融储在融储器中，并按照设定的流量、呼吸频率、呼吸比、呼吸模式等参数，控制吸气阀及呼气阀将气流从融储器中送出，通过面罩给病人送气。若出现严重告警或系统出现严重故障时，安全阀开启，使患者可自由呼吸室内空气。一般情况下，操作人员可根据被抢救伤病员的病情选择工作模式，将呼吸频率、呼吸比、呼吸模式等参数输入单片机后，单片机将按照预先确定值发出控制指令，控制供气机构通过面罩供给患者最佳供气方式。本机还设有自动应急通气模式，选择此模式时，单片机将按预先设置的工作模式、呼吸频率、呼吸比通过供气控制机构向患者自动供气。

　　4 单片机控制系统的硬件设计

　　本系统硬件电路如图2 所示，主要由单片机、键盘、显示、多个压力传感器、潮气量传感器、比例调整阀、流量控制阀及声光报警等部分组成。