基于飛思卡爾MC9S08QG4的便攜式自動(dòng)呼吸控制系統(tǒng)

數(shù)據(jù)由S08QG處理，根據(jù)處理得結(jié)果通過控制步進(jìn)電機(jī)來控制氧氣呼吸設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)。

針對不同種類步進(jìn)電機(jī)的控制軟件是基于不同頻率或壓力流來進(jìn)行控制的：

不同頻率從時(shí)間脈沖中獲得信息來控制希望的步數(shù)
壓力流控制意味著電機(jī)能進(jìn)行復(fù)雜的運(yùn)轉(zhuǎn)步，具有大力矩的運(yùn)轉(zhuǎn)步（雙步），改變方向和不改變位置的運(yùn)轉(zhuǎn)步（抑制步）
圖3表明了一個(gè)簡單的方法通過S08QG來實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)控制。

步進(jìn)電機(jī)的一個(gè)顯著特性是它的最大電流損耗為20mA。電機(jī)提供的力矩并不大，最大靜態(tài)力矩是4mNm，最大動(dòng)態(tài)力矩是1.3mNm。但是它的力量足夠運(yùn)轉(zhuǎn)標(biāo)準(zhǔn)化的計(jì)量器。S08QG MCU的驅(qū)動(dòng)電流達(dá)到25mA，所以它很合適這種應(yīng)用。電機(jī)被直接連接到MCU的端口A或端口B，基于先前的條件，只需要很小的外接電路（見圖1）。系統(tǒng)需要VCC，GND和電機(jī)控制信號(hào)，不需要附加的外部的電子元件。

氧氣呼吸設(shè)備有三個(gè)簡單的控制手柄，他們控制吸入的氣流和每分鐘的呼吸次數(shù)。一個(gè)手柄根據(jù)病人的身材和體重控制適當(dāng)?shù)暮粑?。第二個(gè)手柄控制每分鐘所需要的呼吸次數(shù)，第三個(gè)手柄控制氧氣流的壓力。在這個(gè)特殊的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，第二和第三個(gè)手柄是由步進(jìn)電機(jī)自動(dòng)控制的。

軟件程序根據(jù)由脈搏血氧計(jì)通過SCI接口傳來的氧氣飽和度計(jì)算步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)。氧氣飽和度數(shù)字也為醫(yī)生提供了必要的信息來進(jìn)行一系列比較，從而得出安全的范圍，如表1所述。

頻率規(guī)定了每秒鐘的電機(jī)步數(shù)，這決定了電機(jī)旋轉(zhuǎn)有多快。電機(jī)的物理限制決定了他們的運(yùn)行頻率。一些電機(jī)因?yàn)閼?yīng)用于特殊用途，在10Hz到500Hz之間運(yùn)行，另外一些能夠在kHz的范圍內(nèi)運(yùn)行。對于這個(gè)系統(tǒng)，最大頻率是100Hz,但是為了在手術(shù)中更容易被醫(yī)生使用，它被設(shè)定在50HZ。

結(jié)論

自動(dòng)化呼吸控制系統(tǒng)是一個(gè)低成本的對人工呼吸控制的可選方案，它為嬰兒和手術(shù)中的其他病人以最小的人為干預(yù)提供了可靠的呼吸機(jī)制。這個(gè)概念很簡單：脈搏血氧計(jì)依靠SCI串行接口提供氧氣飽和度數(shù)據(jù)，系統(tǒng)完成所有其余的工作。它使醫(yī)生們能集中精力于病人的護(hù)理上，并且它能被用于通用外科手術(shù)，兒科和新生兒護(hù)理，甚至于獸醫(yī)門診。