关键字 |
| 湿度，温度，C-PAP仪器，呼吸仪器。 |
介绍 |
| 湿度是每个人呼吸系统的重要组成部分，因此是适当机械通气的重要方面。一个健康的人能够达到最佳湿度，因为在气体到达肺部之前，身体能够将吸入气体加热到正常体温(370摄氏度)，并且具有100%的相对温度湿度(绝对湿度为44mg/l)。当部分气道通过气管内(ETT)或气管切开术绕过时，身体天然加湿器的一部分，即鼻子和上呼吸道，不再能够为输送到肺部的气体增加湿度。当空气进入喉部时，胸部额外的空调系统在空气进入肺部时完成了温度上升到37摄氏度，湿度上升到100%的过程。通过鼻腔和咽喉吸入的空气湿度降低可引起下呼吸道的危险疾病[1- 4]。 |
| 湿度是大气气体的重要参数之一。自然空气可能含有湿度，并且随季节而变化。湿度和空气使肺部呼吸非常自然，并为血液氧合提供支持机制。在脉搏血氧计中已说明了血液的氧合作用。部分患者可能出现呼吸系统疾病，如哮喘、支气管炎、阻塞性肺疾病、胸膜炎等，导致缺氧。这会对病人造成代谢压力。为了减轻病人的痛苦，可以给病人使用呼吸支持仪器。呼吸支持仪器可能有雾化器、CPAP(持续正压通气)、EPAP、Bi-PAP、IPAP、APAP、呼吸机和氧气浓度等，因此当患者使用呼吸设备辅助时，可能需要以下注意事项 |
| 1.空气必须纯净，没有细菌和灰尘颗粒。 |
| 2.正常空气中应该含有足够的氧气和少量的二氧化碳。 |
| 3.不允许有污染气体，要求空气温度调节，湿度平衡。 |
| 4.当病人被给予干燥的空气时，它会引起肺部炎症，因此干燥的空气不能应用于病人。 |
| 5.空气中过多的湿度也会对肺部造成伤害。因此需要平衡的湿度。 |
| 先进的通风机仪表将具有湿度产生、湿度控制;而其他呼吸仪器则有加湿器，但分为测量和控制两部分。通常加湿器在寒冷干燥通风的冬天使用。因此，为患者提供加湿空气，加湿器是必不可少的。在呼吸仪器中对湿度的测量和控制机构有很大的需求。 |
| 加湿控制取决于水的独特供应。所以热量越大，空气湿度越大，热量越低，加湿性越低。因此，温度控制影响加湿控制。 |
功能描述 |
| 温湿度仪表系统功能框图如图1所示。它由以下功能块组成 |
| 1.湿度传感器 |
| 2.温度传感器 |
| 3.信号调理单元 |
| 4.NI数据收集 |
| 5.个人电脑 |
| 下面描述了该系统的功能方法。湿度传感器所测得的湿度由由仪表放大器和滤波电路组成的信号调理单元进行处理。湿度信号调理单元的输出与温度信号调理单元的输出一起应用于NI DAQ，并与个人计算机接口。采集到的数据由国家仪器LabVIEW编程的系统进行处理。 |
| 在本项目中，作者尝试用CPAP/APAP仪器实现湿度和温度的测量。用于测量湿度和温度的模块的硬件细节如下所述。 |
| (a)相对湿度测量由经校准的湿度传感器SY-HS-220[5]以及图4和图5所示的信号处理模块进行，通过减少组件数量来最大限度地降低系统复杂性。湿度传感器模块将相对湿度转换为电压，精度为±5% RH。图4所示的照相板描述了使用上述模块通过NI DAQ 6009接口并通过LabVIEW实现编程的湿度测量实验设置。 |
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| (b)温度测量由集成电路温度传感器LM35[6]完成。传感器输出电压与温度成线性关系，梯度为10mV/ºC，工作范围为-55ºC至+150ºC，精度为±0.5ºC。这些使LM35成为患者体温监测的良好选择。lm35的低输出阻抗，线性输出和精确的固有校准使得接口读出或控制电路特别容易。它可以使用单电源，也可以使用正负电源。由于它只从电源中吸取60 μA，因此它的自热非常低，在空气中低于0.10C。摄氏温度被转换成华氏温度并显示。 |
| lm35用于制作临床温度计。使用lm35进行温度测量的电路图如图3所示。该电路需要电流偏置电阻83 K欧姆。lm35的输出被馈送到lm308的电压跟随器的输入端。电压跟随器的输出应用于NI DAQ 6009。在LabVIEW中开发的程序获取并转换为华氏温度。数据显示在前面板。用于测量湿度和温度的方框图如图2(a)和2(b)所示。 |
| (c)这些传感器与数据采集系统相结合已证明是监测温度和相对湿度的较好方法。该系统能够在NI DAQ的帮助下与计算机进行通信。这是非常有用的，因为它使系统便携，由计算机本身供电，而不需要外部电源插头。而且，这种给系统供电的方式有利于消除可能由电源线引起的系统噪声，因为计算机的电池提供相当稳定的电压。此外，NI DAQ的使用使系统连接到任何台式机或笔记本电脑，因为它只需要一个USB端口。这使得系统易于携带，设置和使用。 |
| 先进的通风机仪表将具有湿度产生、湿度控制;而其他呼吸仪器则有加湿器，但分为测量和控制两部分。通常加湿器在寒冷干燥通风的冬天使用。因此，为患者提供加湿空气，加湿器是必不可少的。在呼吸仪器中对湿度的测量和控制机构有很大的需求。 |
| 本文通过在加湿器支撑式CPAP仪器中加入湿度传感器进行湿度测量，对温度测量进行了说明，并介绍了两者的应用。 |
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结果与讨论 |
| 湿度和温度模块已从市场上采购，并已进行性能测试和校准。该装置经标准仪器测试，取得了令人满意的性能。因此，本模块在CPAP系统中实现。本研究采用EVO 804-APAP CPAP仪器。使用lm35构建的临床体温计具有良好的性能。图5显示了开发的前面板显示相对湿度及其相应的电压，图6显示了以华氏度为单位的温度及其相应的电压。 |
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结论 |
| 从上述湿度和温度的测量可以清楚地看出，所设计的仪器与现有的标准仪器之间非常接近，这验证了我们系统的测量结果。在一定的时间间隔内连续监测患者的湿度数据(RH%)和温度(华氏温度)。通过将湿度传感器安装在面罩上，利用CPAP仪器进行湿度记录。在LabVIEW平台上成功制作了基于lm35的临床体温计。前面板显示的湿度和温度如图5和6所示。该系统可用于研究室内呼吸过程中湿度和温度的变化。 |
参考文献 |
- T. Keck, R. Leiacker, A. Heinrich等人，“鼻腔的湿度和温度分布”，第167-171页，2000
- T. Keck, R. Leiacker, D. Meixner等，“鼻腔气道中的空气加热”，第36-40页，2001年
- 李晓明，李晓明，陈晓明，“呼吸过程中鼻黏膜温度的变化规律”，中华口腔医学杂志，第3期，2002。
- P. Rouadi, F.M. Baroody, D. Abbott。“一种测量人类鼻子对温暖和潮湿空气能力的技术”，应用生理学杂志，pp. 400-406, 1999
- 湿度传感器SY- HS- 220数据表
- lm35温度传感器数据表
- Moghavvemi m和Tan。S.“一种可靠和经济上可行的温度和相对湿度测量遥感系统”。传感器与执行器，pp, 181-185, 2005
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