人呼吸末二氧化碳浓度检测系统的设计与实现

摘要

呼吸末二氧化碳（ETCO2）监测作为一项监测人体生理的重要指标，已越来越多应用在手术麻醉、重症监护等医学监护领域上。2005年美国麻醉医师协会（ASA）将手术中呼吸末二氧化碳监测作为常规监测列入新麻醉监测标准中。故研究一种测量简单、经济适用的呼吸末二氧化碳浓度监测系统在医学上具有重要意义。
　　本文采用非分光红外原理对呼吸末二氧化碳浓度进行监测，在采样方式上选择主流式监测方式，主流式监测方式是监测设备直接在呼吸管道上进行监测，因而具有响应快、监测设备简单等优点。在测量方式上选择单光路双波长差分测量方法，这样可以抵消光路的干扰和器件不稳定产生的影响。
　　根据监测系统采用的原理和测量方法，文章对测量公式进行改进，使得测量过程简单。并选择关键器件和设计管道适配器完成基于单光路双波长法主流式测量系统一体化的设计。接着进行硬件电路的设计，完成电源、光源、传感器、通讯、微处理器等模块的策划和联接。由于系统采用调制方式来获取呼吸末气体中二氧化碳浓度信号，呼吸末气体二氧化碳浓度信息蕴含在调制信号中，所以需要通过选择合适的采样窗口和采样间隔时间来获取调制系统在波峰点和波谷点电压幅值，完成对信号的采集。接着采用限幅滑动平均滤波法的复合滤波法对采集到的信号进行数字滤波。由于带通滤光片在整个通频带内透光率的非均匀分布特性等原因，导致传感器两个通道初始接收光强不相等，我们对初始两个通道的调制信号进行补偿。最后通过传感器性能测试验证了监测系统误差较小并可以反映呼吸波形，能够用于对呼吸末二氧化碳浓度进行连续实时监测。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 引言

1.2 ETCO2监测的临床意义

1.3 国内外研究的进展

1.4 文章主要工作和内容

第2章 红外光谱吸收型CO2浓度检测原理

2.1 气体分子的红外选择吸收

2.2 红外吸收检测原理和方法

第3章 呼吸末二氧化碳测量系统的设计

3.1 双光路信号提取方法

3.2 探测器类型的选择

3.3 红外光源的选择

3.4 微处理器的选择

3.5 管道适配器的设计

3.6 检测系统软件设计

第4章 硬件电路的设计

4.1 电源模块

4.2 传感器模块

4.3 光源模块

4.4 通讯模块

4.5 微处理器模块

第5章 信号处理与性能分析

5.1 信号的采集和滤波

5.2 双通道初始调制信号分析

5.3 系统性能分析

第6章 总结与展望

6.1 研究总结

6.2 后续展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢