一种基于嵌入式系统的肺功能仪设计

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肺功能检查既是一门医学计量测试技术,也是一种研究呼吸生理的无创性工具,更是一项诊断某些呼吸系统疾病的金标准。肺功能检查对身体无损伤,无痛苦和不适,具有敏感度高、重复检测方便和病人易于接受等优点。与X线胸片、CT等检查相比,肺功能检查更侧重于了解肺部的功能性变化,可以作为健康人群和呼吸系统疾病预防性常规检查或者疾病筛查。所以应用数字技术研究新型肺功能测试方法和仪器有重要社会意义和临床价值。  本论文主要就临床上常用的肺功能检查方法、指标及仪器设计进行了初步研究,完成了以下工作并获得成果如下:  1、根据美国胸科医师协会的诊断指南,本文分析了评价肺功能的方法。并根据上诉分析,成功获取到了评价肺功能的指标意义及其参考范围,为本设计提供了设计依据。  2、本设计通过对基于流体力学原理的孔板式呼吸气体流量传感器的理论分析,得到了气体流量信号与气压差信号的关系。并根据该分析完成传感器的制作,最终通过气压传感器成功实现了气体流量信号与电信号的转换。  3、本设计根据呼吸气体流量传感器信号特点,成功设计了与之对应的信号放大电路与低通滤波电路。成功将电信号中干扰信号滤除,并放大到适合A/D采样的范围。  4、本设计采用了Arduino Uno嵌入式开发平台作为下位机平台,成功将呼吸气体流量传感器中电信号采集,并通过USB接口将数据传输至上位机PC。并在上位机中利用MATLAB GUI软件实现了数据处理、呼吸曲线显示和参数计算功能。  5、本设计的肺功能检测仪最终实现了肺活量(VC)、用力肺活量(FVC)、1秒钟用力呼气容积(FEV1)、FEV1/FVC比率等肺功能参数的测定,实现了呼吸流量曲线的绘制。完成了样本容量为10人的实验,证实了仪器具备诊断的能力。
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