基于飛思卡爾MC9S08QG4的便攜式自動呼吸控制系統(tǒng)

自動呼吸控制

介紹

這篇文章介紹了一個便攜式自動呼吸控制系統(tǒng)的設(shè)計，它也能處理從一個脈動血氧計中獲得的動脈氧氣飽和度的(SpO2)數(shù)據(jù)。這個系統(tǒng)在飛思卡爾的8位MC9S08QG4微型處理器(MCU)的基礎(chǔ)上構(gòu)造起來。它被設(shè)計為一個便攜式的，作為人工脈搏血氧和呼吸監(jiān)測和控制的自動化替代產(chǎn)品，它在手術(shù)中需要較少的人員干預(yù)。它特別能在嬰兒手術(shù)中被使用。

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概述

所有的組織都通過血管來供氧，以幫助組織生長和修補(bǔ)組織損傷。通常身體依靠紅細(xì)胞中血紅蛋白的化學(xué)特性，通過自身調(diào)節(jié)，在細(xì)胞外液體中保持一定的氧氣濃度。

然而，對多數(shù)外科手術(shù)而言，醫(yī)生們必須引入一定量的麻醉劑，同時這種麻醉劑也抑制了肌肉。這就會使病人的呼吸減弱，當(dāng)伴隨著手術(shù)中血液的損失時，會使病人供氧不足，這使得病人身體中缺乏足夠的氧氣。這就是為何醫(yī)生們必須使用麻醉呼吸機(jī)和一個測量血液中氧氣飽和度的儀器（脈動血氧定量計）來調(diào)節(jié)實際手術(shù)中的麻醉劑和氧氣的混合比例。

傳統(tǒng)的機(jī)械式呼吸設(shè)備，有一個外部設(shè)備被直接連接到病人通過人工方式進(jìn)呼吸氣體的交換。機(jī)械呼吸設(shè)備被用來維持足夠的氣體交換，尤其是在呼吸頻率減小并且心肌能力減弱的時候。它能被用來在呼吸機(jī)能減弱的時候獲得足夠的肺擴(kuò)張，它也能使麻醉鎮(zhèn)靜劑和肌肉放松類藥物正確結(jié)合，以穩(wěn)定胸壁。

呼吸機(jī)可以分為五類，這取決于吸入氣體的過程是怎樣終止的：

壓力周期呼吸設(shè)備：當(dāng)設(shè)定的壓力達(dá)到時，中止吸入氣體
體積周期呼吸設(shè)備：當(dāng)設(shè)定的體積達(dá)到時，中止吸入氣體
時間周期呼吸設(shè)備：吸氣和呼氣被程序化，類似于氣焊助焊劑的工作方式
溢流周期呼吸設(shè)備：當(dāng)吸入的溢流低于一個預(yù)定水平時，中止吸入氣體中止
混合呼吸設(shè)備：被最廣泛使用；結(jié)合了其它設(shè)備的特性
內(nèi)科醫(yī)生能夠設(shè)置血氧容量的限制，當(dāng)血氧飽和度過低時，呼吸設(shè)備可以從手動模式轉(zhuǎn)換到自動模式，幫助病人可以獲得足夠的血氧飽和度。當(dāng)血氧達(dá)到正常的水平時，系統(tǒng)就退出自動模式。

如何為兒科病人選擇合適的呼吸設(shè)備

新生兒具有一個較高的新陳代謝水平，這使氧氣的消耗增加（5-8ml/kg）。體重少于1600克和懷孕周期小于37周的早產(chǎn)兒患有視網(wǎng)膜發(fā)育不全的風(fēng)險很高，這是由于高壓氧氣傳送導(dǎo)致的氧氣中毒和肺部發(fā)育不良引起。自動呼吸系統(tǒng)在這些病例中起到至關(guān)重要的作用，它保證了新生兒不會接收100%氧氣濃度的空氣。