目的 通过野火骄阳32单片机开发板和3D建模及打印技术进行软硬件开发,实现一种多参数呼吸训练装置的专利样机转化.方法 利用野火骄阳32单片机开发板开发应用程序,通过单片机开发板实现流量信号和压力信号的输入,舵机阀、涡轮风机、电磁阀的控制输出与上位机的数据通信等功能;样机非标零部件通过3D建模及打印技术完成制造,并将单片机开发板、标准零部件和非标零部件进行组合以完成样机开发.结果 野火骄阳32单片机开发实现了传感器数据采集、运动部件的控制输出、上位机软件的数据上传和接收;3D建模及打印技术实现了非标零部件及机器外壳的制作,以低成本成功制作出样机;样机通过质控仪检测,流量值误差范围为±15%,气道压力值误差范围为±[2%FS(满量程)+4%×实际读数],样机参数精度满足JJF1234-2018《呼吸机校准规范》要求.结论 野火骄阳32单片机开发板和3D建模及打印技术的应用,以低成本实现了样机制作,能够为专利的商业转化提供重要参考,为医工专利转化提供了一种新的思路.

目的 针对呼吸机使用过程中存在的故障率高、危害性强等问题,分析呼吸机传感器系统故障关联,探究呼吸机传感器系统的失效率和可靠性,为呼吸机预防性维护提供参考.方法 选取2010-2022年间我院及原厂工程师提供的单一型号呼吸机传感器系统相关维修工单为研究对象,使用伽马分布模型和参数估计方法,选取拟合优度检验、K-S检验,拟合优度评价指标包括均方误差、均方根误差、平均绝对误差对模型进行验证分析.结果 呼吸机6种故障点K-S检验统计量D值分别为1.99×10-2、2.98×10-2、4.03×10-2、4.06×10-2、3.13×10-2、6.22×10-2,拟合优度检验统计量χ2 分别为396.95、601.01、23.25、13.94、52.35、5.55.除气体混合压力传感器故障外,各故障点模型计算值与实际值分布相同,差异具有统计学意义(P<0.05).6种故障点平均故障间隔时间、可靠性均值时间以及极值时间均与实际结果基本保持一致.结论 基于伽马理论的故障分布模型,可对呼吸机传感器系统的故障分布、失效率以及可靠性进行有效分析,为制定有针对性的预防性维护方案提供循证依据.

目的:设计开发基于实时电流监测的医疗设备故障识别系统,监测设备运行电流数据,通过数据对比分析实现医疗设备故障识别.方法:分析医疗设备电流信号特征,使用规则推理故障识别技术,建立基于电流信号特征值数据的故障综合数据库;采用浏览器与服务器(B/S)架构,前端采用Vue渐进式框架开发,后台服务器采用CentOS 8操作系统开发,使用Python编程语言以及MySQL数据库;采用高精度交流变送器、单片机和蓝牙芯片制做小型故障识别系统检测终端,实时采集医疗设备电流数据并与故障知识库中特征值进行比对识别.结果:医疗设备故障识别系统采集到的设备电流数据与电特性原理中负载越多电流越高的电气特性相符合.完成的部分品牌监护仪、呼吸机、除颤仪和超声的故障特征值获取和故障识别实验显示,该系统能够进行部分急救医疗设备的故障识别,辅助工程师进行故障诊断.结论:基于电流实时监测的医疗设备故障识别系统,将传感器技术、信息化技术和大数据分析应用于医疗设备故障识别,可直观表现医疗设备正常、故障及待机等状态下的差异.

目的 一氧化碳(CO)是人体内一种重要的气体信使分子,可应用于治疗新生儿肺炎、新生儿缺氧缺血性脑病等严重疾病.为了探讨应用CO吸入来治疗这些疾病,本文研制了一种基于质量流量控制器的一氧化碳吸入装置.方法 该装置通过质量流量控制器控制CO标气进入呼吸回路,采用CO电化学传感器对患者吸入治疗气中CO浓度进行实时监测显示并送入主控电路,通过PID算法调整质量流量控制器的输出流量,从而使治疗气体中的CO浓度更加精确,并通过与呼吸机的联用实验对该装置的示值误差、响应时间、重复性误差、稳定性误差等进行了检验.结果 该装置的示值误差为0.98％,响应时间为30 s,系统的相对标准差和相对误差分别为0.24％和2.07％.结论 本文所研制的一氧化碳吸入装置的示值误差,重复性误差,稳定性误差以及系统的响应时间均满足设计的要求,为临床CO吸入治疗提供了一种较为安全和可靠的手段.

目的:设计一种呼吸机氧浓度中央监测系统,实现对多台呼吸机氧浓度的统一监测.方法:监测系统主要由氧浓度采集模块、无线发射模块、无线接收模块及中央显示软件等组成.中央处理器采用AT89C51主控制芯片,氧浓度监测采用KE-25传感器,将采集的氧浓度数值用无线发射模块发送到中央监测站的无线接收模块,在中央监测软件系统中显示氧浓度监测值.结果:监测系统实现了多台呼吸机氧浓度的统一监测和存储,氧浓度监测模块值与呼吸机氧浓度检测值相比,最大误差只为±3％,便于医务人员查看每位患者在治疗过程中的氧浓度设置情况.结论:呼吸机氧浓度中央监测系统能够记录患者在呼吸过程中氧浓度波动曲线,便于医务人员及时发现呼吸机氧浓度异常并加以记录,对于患者安全用氧具有重大意义.

目的 以PB840呼吸机为例,从通气原理角度进一步分析压力-时间曲线与流量-时间曲线,从而更好地理解曲线的意义.方法 ①机械原理:PB840呼吸机是由中央处理器根据气路中分布的压力(送气端P1、呼气端P2)与流量传感器(送气端为空气Q1、氧气Q2、呼气端Q3)监测的数据来调控送气阀(空气、氧气)与呼气阀,以实现所设置的通气目标(容量或压力).②曲线本质:通气曲线是点的集合,每个点是指某个时刻气路中传感器直接测得或系统计算所得的压力或流量数值.③将呼吸过程分为吸气、呼气、呼气转吸气衔接(触发)3个部分,根据曲线形式来推断三部分气路运行状态及呼吸力学关系.结果 ①吸气过程:定容恒流通气时,因气流X与阻力R恒定,根据欧姆定律,肺泡内压(Pa)与回路压力(Pc)存在"Pc-Pa=XR",即Pa=Pc-XR,所以,此时的Pc压力-时间曲线能够间接反映Pa的变化.定压通气时,维持Pc在目标水平是通气的目标,所以,当面对各种呼吸状态变化时,其压力-时间曲线在目标压力部分的稳定程度反映了送气阀与呼气阀的配合能力.②呼气过程:从气流的组成机制可以分为呼气前段〔没有基础流量(Ba)或偏流(Bi)〕、呼气后段(有基础Ba或Bi),其中Ba或Bi等于Q1+Q2,所以,呼气流量-时间曲线的前段曲线函数X(t)=Q3t,后段X(t)=Q3t-(Q1t+Q2t).压力与流量在呼气峰流量点的对应关系:拉伸流量-时间曲线横坐标轴后,可发现呼气流量从呼气开始点0值至呼气峰流量(Fpeak)点间存在明显的时间跨度及曲线下面积形成,这意味着在峰流量点,已有部分气体从肺内排出,Pa会小于通气末点的平台压(Pplat),且拉伸后图可见峰流量点对应的Pc明显高于呼气末正压(PEEP),这些情况意味着用Fpeak计算呼气阻力(RE)的公式"RE=(Pplat-PEEP)/Fpeak",从欧姆定律角度存在不合理性.③呼气转吸气过程:根据两者转换开始点不同可分为两种:呼气完全结束后再开始进入吸气程序,此时流量-时间曲线吸气起点在横坐标轴;以及呼气未结束便开始进入吸气程序(存在内源性PEEP),此时流量-时间曲线吸气起点在横坐标轴以下,曲线斜率明显大于自然呼气曲线斜率.根据开始点至触发努力结束的结果不同可分为两种:达到触发点,呼气曲线自横轴或横轴以下向上延伸直至触发有效送气;未达触发点,呼气曲线自横轴或横轴以下向上延伸后再次向下运行(呼气),其间未触发有效送气(无效触发).结论 熟知呼吸机的通气原理与气路图,将曲线信息回归通气本质,对分析掌握患者的通气状态、通气故障、人机对抗原因等有一定的帮助.

目的:我们在中国尝试使用超快反应聚合物光纤氧感受器置入整体活体动物动脉血管,再通过光电转换测定系统以记录活体动物颈动脉PO2(PaO2)连续动态的快速变化,为完善整体整合生理学理论体系中循环参与呼吸调控和呼吸循环代谢一体化调控提供实验依据.方法:①超快反应氧感受器制作、性能及其测定系统标定:在实验室加热总长2 m光纤的远端5 mm部分,拉动直到它成锥形尖端,清洁并干燥后,将1 mm锥形光纤尖端浸涂到发光体掺杂聚合物溶液中,在溶剂快速蒸发同时将其缓慢抽出来形成氧气感测尖端,室温干燥24 h.对完成制作的感受器进行性能标定,并于第37日重复标定.②动物实验:在潍坊医学院实验室对山羊全麻气管插管氧气机械通气下,切皮暴露双颈动脉和左侧股动脉,分别把超快反应氧传感器直接插入动脉中,通过光导纤维、激发与检测Y型光纤耦合器经光电转换连接到个人电脑,实现机械通气下活体山羊颈动脉PaO2的连续动态反应,主要分析PaO2的呼吸间波浪式交替升降和肺-颈动脉时间延迟.结果:该置入式超快反应氧传感器在液相的响应时间为100 ms.活体山羊实验40％～60％氧气机械通气心率和血压稳定,左和右颈动脉PaO2随着呼吸机的吸气和呼气呈现波浪式上升和下降的呼吸交替现象,幅度高达15 mmHg;左侧股动脉位置记录的信息噪音显著干扰PaO2变化.肺-颈动脉时间延迟是在吸气和呼气开始后1.5～1.7 s左侧和右侧颈动脉PaO2都开始上升和下降;即肺通气开始后3次心跳,左心室可把肺毛细血管后动脉化的肺静脉血液送到外周化学感受器位置中断吸气切换为呼气和中断呼气切换为吸气,如此实现吸呼周而复始.结论:活体动物置入动脉的超快反应氧传感器及其测定系统可测定PaO2生理性波浪式变化,能为整体整合生理学医学新理论体系中解释吸气和呼气相互切换的机制提供实验依据.

目的:为了解决Servo系列呼吸机呼出盒清洗消毒后传统晾干法干燥时间过长、呼出盒周转率低下导致呼吸机使用率低的问题,设计并制作一种呼出盒干燥系统.方法:查阅呼出盒使用说明及相关文献,确定采用热风吹干的方式进行干燥.呼出盒干燥系统主要由减压阀、流量阀、空气加热器、温湿度传感器、蜂鸣器5个部分组成.使用集中供应的空气、流量阀、陶瓷加热片和电子温湿度计作为功能部件,利用SolidWorks软件和3D打印机,设计制作空气加热器外壳、连接弯头,完成基本模型的搭建并进行可行性测试.结果:相较于传统晾干的方法,设计的干燥系统干燥效率更高,不损坏呼出盒,为科室节约了时间、人力和设备成本,得到临床的充分肯定.结论:该系统结构简单、操作方便、干燥效果好,具有很好的应用前景.