基于飛思卡爾MC9S08QG4的便攜式自動呼吸控制系統

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的設計，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)數據。這個系統在飛思卡爾的8位MC9S08QG4微型處理器(MCU)的基礎上構造起來。它被設計為一個便攜式的，作為人工脈搏血氧和呼吸監測和控制的自動化替代產品，它在手術中需要較少的人員干預。它特別能在嬰兒手術中被使用。

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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組織損傷。通常身體依靠紅細胞中血紅蛋白的化學特性，通過自身調節，在細胞外液體中保持一定的氧氣濃度。

然而，對多數外科手術而言，醫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，當伴隨著手術中血液的損失時，會使病人供氧不足，這使得病人身體中缺乏足夠的氧氣。這就是為何醫生們必須使用麻醉呼吸機和一個測量血液中氧氣飽和度的儀器（脈動血氧定量計）來調節實際手術中的麻醉劑和氧氣的混合比例。

傳統的機械式呼吸設備，有一個外部設備被直接連接到病人通過人工方式進呼吸氣體的交換。機械呼吸設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能減弱的時候獲得足夠的肺擴張，它也能使麻醉鎮靜劑和肌肉放松類藥物正確結合，以穩定胸壁。

呼吸機可以分為五類，這取決于吸入氣體的過程是怎樣終止的：

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

如何為兒科病人選擇合適的呼吸設備

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周的早產兒患有視網膜發育不全的風險很高，這是由于高壓氧氣傳送導致的氧氣中毒和肺部發育不良引起。自動呼吸系統在這些病例中起到至關重要的作用，它保證了新生兒不會接收100%氧氣濃度的空氣。