基于飛思卡爾MC9S08QG4的便攜式自動呼吸控制系統(tǒng)

在新生兒中，壓力限制的持續(xù)溢流設(shè)備和時間周期呼吸設(shè)備使充分的自主呼吸不受任何限制。在學(xué)齡兒童和年齡大于12歲的兒童中，脈搏-溢流呼吸設(shè)備被用來控制體積和壓力。新一代的體積呼吸設(shè)備令溢流體積達(dá)到20ml，結(jié)合了傳感器的作用，呼吸設(shè)備能夠周期性的工作，醫(yī)生能在2~3千克的嬰兒中使用這一設(shè)備。

電路

電路是機械呼吸設(shè)備和病人之間的接口。它有三種類型：新生兒型（11mm直徑），兒童型（15mm直徑）和成人型（22mm直徑）。一些電路配備可以伺服控制溫度濕度的電熱絲，雖然比較昂貴，但是它能讓兒科病人獲得更舒適的濕度和溫度。

這些設(shè)備輕便，靈活，具有安全連接的吸收阻抗和最小的溢流阻抗，并且他們具有標(biāo)準(zhǔn)尺寸(15-22mm)

系統(tǒng)如何工作

自動呼吸系統(tǒng)供根據(jù)血氧水平反饋來為嬰兒提的安全可控的呼吸設(shè)備。主要性能包括：

接收和處理血氧計發(fā)出的動脈血氧飽和度數(shù)據(jù)的能力
便攜性，可用于偏遠(yuǎn)地區(qū)
在血氧計和MCU之間通過串型接口(SCI)通訊的能力
能根據(jù)設(shè)置的呼吸頻率和壓力的參數(shù)提供精確設(shè)備控制的步進(jìn)電機
歸功于MCU的作用，我們可以實現(xiàn)自動化呼吸控制系統(tǒng)，重要的數(shù)據(jù)可以被處理和貯存以確保特定身高和體重病人的合適的呼吸量。程序只需要改變患者的參數(shù)，而不用改變系統(tǒng)其他方面的參數(shù)。圖1說明了自動呼吸控制的實現(xiàn)。

選擇合適的MCU

有很多MCU 可以滿足這個系統(tǒng)的要求。飛思卡爾的MC9S08QG4(S08QG)設(shè)備既可以滿足系統(tǒng)所需要的所有特性，同時在價格上也很有優(yōu)勢。該處理器把飛思卡爾S08核的優(yōu)勢延展到了小低引腳數(shù)，小封裝的領(lǐng)域。S08QG設(shè)備是低功耗的產(chǎn)品，可以在低至1.8V的供電電壓時對片上閃存進(jìn)行擦寫操作，它具有所有S08MCU的標(biāo)準(zhǔn)特性，包括等待模式和多種停止模式，以及強大的模擬外設(shè)能力，完全的串行通訊能力，片上溫度傳感器和強大的內(nèi)存選項。

系統(tǒng)的功能描述

脈搏測氧法是一種非介入技術(shù),它使用光波來測量病人血液中的氧氣的飽和度。這一過程采用了一種叫做脈搏血氧定量計的設(shè)備，這是一種可攜帶的，低成本的設(shè)備，它包括一個SpO2傳感器和可通訊DB-9接頭。在SpO2Y型傳感器的一端有兩個發(fā)光二極管(LEDs)，在另一端有一個光探測器。這個傳感器通常被連接在指尖，這樣光就能完全穿過組織到達(dá)光探測計。

從LED發(fā)出的光線有兩種波長傳播：660nm（紅光）和915nm（紅外光），它們分別對應(yīng)氧血紅蛋白和總血紅蛋白。探測計捕捉到從LED發(fā)出的光，脈搏血氧定量計處理紅光和紅外光之間吸收率的差異。測量儀內(nèi)的MCU能測出動脈脈搏讀數(shù)并計算出氧氣飽和度。

從脈搏血氧計讀出的SpO2值能通過連接到S08QG的串行接口(SCI)被傳遞到自動呼吸系統(tǒng)。該系統(tǒng)使用了標(biāo)準(zhǔn)的串行協(xié)議，它由一種商業(yè)化血氧計的規(guī)格所定義。從脈搏血氧計出來的數(shù)據(jù)通過SCI接口被連續(xù)傳送到呼吸系統(tǒng)。