當前位置:首頁 > 醫(yī)療電子 > 醫(yī)療電子
[導讀]引 言隨著測試技術(shù)和總線技術(shù)的發(fā)展,以虛擬儀器為標志的自動測試系統(tǒng)開始出現(xiàn)。所謂虛擬儀器就是在以計算機和總線系統(tǒng)設備為硬件平臺的基礎上,由軟件來實現(xiàn)原來需要用硬件來完成的功能,使用者只需用鼠標點擊計算機

引 言

隨著測試技術(shù)和總線技術(shù)的發(fā)展,以虛擬儀器為標志的自動測試系統(tǒng)開始出現(xiàn)。所謂虛擬儀器就是在以計算機和總線系統(tǒng)設備為硬件平臺的基礎上,由軟件來實現(xiàn)原來需要用硬件來完成的功能,使用者只需用鼠標點擊計算機的虛擬面板來操作,即可實現(xiàn)對被測對象測試的自動測試系統(tǒng),因此,在測試領域有“軟件即是儀器”的說法。

呼吸機是當前大型醫(yī)院必備的搶救設備,是延長病人生命為進一步治療爭取寶貴時間的重要工具。適用于出現(xiàn)下面情況的病人:1.嚴重通氣不良;2.嚴重換氣障礙;3.神經(jīng)肌肉麻痹;4.心臟手術(shù)后;5.顱內(nèi)壓增高;6.新生兒破傷風使用大劑量鎮(zhèn)靜劑需呼吸支持時;7.窒息、心肺復蘇;8.任何原因的呼吸停止或?qū)⒁V?。它通過機械裝置根據(jù)不同的治療目的,為呼吸功能不全的危重病人提供呼吸支持[1]。隨著電子和機械技術(shù)水平的不斷提高,呼吸機的性能日臻完善,其適用范圍也日益擴大和普及。

目前,國內(nèi)呼吸機的各項性能指標均落后于國外。為了改善推進我國呼吸機研究,首先需要建立一套呼吸機的測試平臺。為此基于LABVIEW構(gòu)建呼吸機測試虛擬儀器。本文介紹一種基于LabVIEW的呼吸機測試虛擬儀器實現(xiàn)方法。

圖形化語言

是美國NI(National Instrument Company)公司推出的一種基于G語言(Graphics Language)的虛擬儀器軟件開發(fā)工具。是目前應用最廣、發(fā)展最快、功能最強的圖形化軟件開發(fā)集成環(huán)境。

一個LABVIEW程序分為3部分:前面板、框圖程序、圖標/接線端口。前面板用于構(gòu)建儀器的操作顯示界面;框圖程序則是利用圖形語言對前面板上的控件對象(分為控制量和指示量兩種)進行控制;圖標/接線端口用于把LABVIEW程序定義成一個子程序,從而實現(xiàn)模塊化編程。利用LABVIEW設計者可以像搭積木一樣,輕松組建一個虛擬儀器前面板。

呼吸機測試虛擬儀器實現(xiàn)方法

整個測試儀器由下列設備組成:PC機,采集卡,由三個壓力傳感器和兩個流速傳感器組成的氣路。

圖1 呼吸機測試虛擬儀器框架圖

在測試時,需要外接模擬肺。測試系統(tǒng)采用NI的數(shù)據(jù)采集卡PCI-6221,它擁有16路16位的A/D通道,總采樣速度可高達250KHz,針對呼吸機,在數(shù)據(jù)采集時,虛擬儀器采樣頻率為1KHz;壓力傳感器采用森創(chuàng)30 INCH-D-4V型低壓傳感器,具有自校正,零點補償和溫度補償,線形度為0.05%,分辨率為3/40inH2O;流速傳感器采用TSI Model 84020×型高精度流速傳感器,具有溫度補償,準確度為±2.5%讀數(shù)±0.1Lpm,響應速度<5ms。圖1是虛擬儀器的框架結(jié)構(gòu)圖。

呼吸機測試主要針對四大參數(shù):、壓力、流量、時間(含呼吸頻率、吸呼比)。其余重要參數(shù)胸肺順應性、氣道阻力、潮氣量等可通過計算估計。測試過程中要涉及復雜的數(shù)學運算,LABVIEW作為圖形化語言在軟件設計中有一定的困難。這可以通過與C語言或MATLAB混合編程來實現(xiàn)。不過MABTLAB是一種腳本語言,其運行速度受到很大的限制,因此,在虛擬儀器軟件設計中采用以LABVIEW為主,LABVIEW和C語言混合編程的方法。

和C混合編程利用CIN節(jié)點。CIN是一個位于LABVIEW框圖程序窗口的帶有輸入輸出端口的圖標。用戶可將需調(diào)用的外部代碼編譯成LABVIEW所能識別的格式后與此結(jié)點相連,當此結(jié)點執(zhí)行時,LABVIEW將自動調(diào)用與此結(jié)點相連的外部代碼,并向CIN傳遞特定數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。使用CIN技術(shù),用戶可向CIN傳遞任意復合的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),使用CIN可獲得較高的程序效率。具體使用方法見參考文獻[2][3]。LABVIEW中數(shù)據(jù)的存儲格式遵循了C語言中數(shù)據(jù)的存儲格式, 二者完全相同。LABVIEW通過調(diào)用C語言來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的處理和分析,大大簡化了程序的復雜度,同時加快了程序的執(zhí)行時間。圖2所示是LABVIEW直接編程和LABVIEW調(diào)用CIN節(jié)點編程的程序復雜度與編程效率,執(zhí)行速度的示意圖。圖3是整個系統(tǒng)軟件設計流程。

圖2 編程方式不同時程序復雜度與

編程效率,執(zhí)行速度的示意圖

圖3 呼吸機測試虛擬儀器軟件流程圖

呼吸機測試虛擬儀器測試結(jié)果

是一個小型、輕便、堅固的設備??梢援a(chǎn)生非常準確的流量、容積和壓力波形。采用雙向傳感器技術(shù)用于檢測氣流。VT-Plus已經(jīng)成為呼吸機測試中常用的設備。

呼吸機是西門子公司的一款智能型高檔呼吸機[1]。利用虛擬儀器和VTPLUS同時測量Servoi呼吸機輸出狀態(tài),得到虛擬儀器性能。

虛擬儀器每通道采樣速率均為1KHz,可以將呼吸機工作時的細微之處捕捉到并實時顯示出來。圖4(a)是呼吸機在PCV模式下工作時,所得到的壓力和流速曲線。圖中壓力下凹處,是由于手動控制產(chǎn)生的漏氣造成的,可以從流速圖中很清晰的觀察到呼吸機給予的補償。與傳統(tǒng)測量儀器不一樣的是吸氣氣路流速和呼氣氣路流速分別由兩條曲線顯示。因此流速時間曲線上能清楚地反映出呼氣機開閥的瞬間沖擊,關(guān)閥的延時波動和兩閥開啟時的相互影響。從這些波形特性中,可很快定性的分析出呼吸機的性能,也可定量的得出呼吸機補償速度,開閥沖擊大小和關(guān)閥延時波動大小。VT-Plus測量得到的曲線如圖4(b),可見呼吸機工作時的部分特性沒有測量到。

圖3 PCV模式測量壓力和流量曲線圖

同時根據(jù)測量得到的壓力和流速時間關(guān)系,經(jīng)計算可得到實時的潮氣量,可計算得到氣道阻力和肺順應性等參數(shù)。表1是圖4的計算結(jié)果。

表1 測量計算參數(shù)值

由上面的數(shù)據(jù)和分析,可見這套虛擬儀器性能與VT-Plus不相上下,能夠滿足呼吸機測試要求。

參考文獻

王寶國,周建新。實用呼吸機治療學[M].北京:人民衛(wèi)生出版社

劉軍華。基于LABVIEW的虛擬儀器設計[M]. 北京:電子工業(yè)出版社。2003年1月

劉軍華。虛擬儀器圖形化編程語言LABVIEW教程。西安:電子科技大學出版社[M].2001年8月

技術(shù)內(nèi)幕[M].北京:希望電子出版社。2001年1月

張凱,郭棟。LabVIEW虛擬儀器工程設計與開發(fā)[M].北京:國防工業(yè)出版社.

更多醫(yī)療電子信息請關(guān)注:21ic醫(yī)療電子頻道
本站聲明: 本文章由作者或相關(guān)機構(gòu)授權(quán)發(fā)布,目的在于傳遞更多信息,并不代表本站贊同其觀點,本站亦不保證或承諾內(nèi)容真實性等。需要轉(zhuǎn)載請聯(lián)系該專欄作者,如若文章內(nèi)容侵犯您的權(quán)益,請及時聯(lián)系本站刪除。
換一批
延伸閱讀

9月2日消息,不造車的華為或?qū)⒋呱龈蟮莫毥谦F公司,隨著阿維塔和賽力斯的入局,華為引望愈發(fā)顯得引人矚目。

關(guān)鍵字: 阿維塔 塞力斯 華為

加利福尼亞州圣克拉拉縣2024年8月30日 /美通社/ -- 數(shù)字化轉(zhuǎn)型技術(shù)解決方案公司Trianz今天宣布,該公司與Amazon Web Services (AWS)簽訂了...

關(guān)鍵字: AWS AN BSP 數(shù)字化

倫敦2024年8月29日 /美通社/ -- 英國汽車技術(shù)公司SODA.Auto推出其旗艦產(chǎn)品SODA V,這是全球首款涵蓋汽車工程師從創(chuàng)意到認證的所有需求的工具,可用于創(chuàng)建軟件定義汽車。 SODA V工具的開發(fā)耗時1.5...

關(guān)鍵字: 汽車 人工智能 智能驅(qū)動 BSP

北京2024年8月28日 /美通社/ -- 越來越多用戶希望企業(yè)業(yè)務能7×24不間斷運行,同時企業(yè)卻面臨越來越多業(yè)務中斷的風險,如企業(yè)系統(tǒng)復雜性的增加,頻繁的功能更新和發(fā)布等。如何確保業(yè)務連續(xù)性,提升韌性,成...

關(guān)鍵字: 亞馬遜 解密 控制平面 BSP

8月30日消息,據(jù)媒體報道,騰訊和網(wǎng)易近期正在縮減他們對日本游戲市場的投資。

關(guān)鍵字: 騰訊 編碼器 CPU

8月28日消息,今天上午,2024中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會開幕式在貴陽舉行,華為董事、質(zhì)量流程IT總裁陶景文發(fā)表了演講。

關(guān)鍵字: 華為 12nm EDA 半導體

8月28日消息,在2024中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會上,華為常務董事、華為云CEO張平安發(fā)表演講稱,數(shù)字世界的話語權(quán)最終是由生態(tài)的繁榮決定的。

關(guān)鍵字: 華為 12nm 手機 衛(wèi)星通信

要點: 有效應對環(huán)境變化,經(jīng)營業(yè)績穩(wěn)中有升 落實提質(zhì)增效舉措,毛利潤率延續(xù)升勢 戰(zhàn)略布局成效顯著,戰(zhàn)新業(yè)務引領增長 以科技創(chuàng)新為引領,提升企業(yè)核心競爭力 堅持高質(zhì)量發(fā)展策略,塑強核心競爭優(yōu)勢...

關(guān)鍵字: 通信 BSP 電信運營商 數(shù)字經(jīng)濟

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 8月21日,由中央廣播電視總臺與中國電影電視技術(shù)學會聯(lián)合牽頭組建的NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟在BIRTV2024超高清全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展研討會上宣布正式成立。 活動現(xiàn)場 NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)...

關(guān)鍵字: VI 傳輸協(xié)議 音頻 BSP

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 在8月23日舉辦的2024年長三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)聯(lián)合招商會上,軟通動力信息技術(shù)(集團)股份有限公司(以下簡稱"軟通動力")與長三角投資(上海)有限...

關(guān)鍵字: BSP 信息技術(shù)
關(guān)閉
關(guān)閉