摘要
慢性呼吸道疾病成为了全球第四大死亡原因。目前对自主呼吸者最经济、最简单和有效的筛查方法就是肺功能检查，但是由于我国肺功能检查起步较晚、对慢性病呼吸道疾病重视程度不够，目前国内市场上的自主研发的肺功能筛查设备测量参数少、价格昂贵、设备性能和交互设等计与国外产品有较大差距。此外，我国目前只有大型三甲医院和部分基层医院有肺功能筛查设备，国内的主要肺功能仪市场基本被国外设备垄断。设计一款高性能、多参数的肺功能测量系统既可以为国内肺功能仪的发展奠定基础，又可以打破国外设备对国内市场的垄断。 本文的最终目标是设计一款多参数肺功能测量系统，系统由硬件系统和软件系统两部分构成，在硬件层面通过信号采集和滤波，联合二氧化碳和氧气的测量模块，将肺通气功能和肺换气功能综合起来，由下位机将硬件系统采集到的数据打包上传至上位机，上位机获取数据后将下位机上传上来的数据进行解包，并显示在PC端显示界面上。本文的最重要的呼吸流量参数测量，经过对压差式流量测量、涡轮式流量测量、热敏流量测量、超声波流量测量、电磁流量测量这五种常用的流量测量方法进行多方面分析，结合实验室的积累和易用性考虑则采用了最理想的压差式流量测量方法。本系统采用基于非分光红外传感器的二氧化碳测量技术实现了二氧化碳浓度的测量、基于顺磁法实现了氧气浓度测量，采用实验室产品化的血氧模块实现了指尖血氧饱和度测量。在软件层面使用嵌入式技术实现了电路驱动、数据采集、数据处理、数据通信，上位机显示端实现了波形显示、参数计算、参数显示、数据存储等功能。系统可以实现综合多种参数的肺功能测量，结合临床诊断可以对肺功能及呼吸道疾病进行筛查。 本文涉及的所有生命体征信号均按照国家标准、行业规范，经过了严格的测试，设计了呼吸气体测量一体化验证方案，通过对硬件指标的测试，确定本文的硬件系统完全符合国家标准，达到了相关的技术指标；通过对测量参数的准确性测试，显示二氧化碳、氧气浓度、呼吸流量测量的准确性都在国家行业要求的范围内。经过多次重复验证，本系统的可重复性、稳定性、准确性都符合生产和应用的要求，为后续的工程化机应用奠定基础。
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