張功民 田皓宇 楊雅嫻 秦建恒 崔維磊

摘要：對病人進行心肺復(fù)蘇，時間越早效果越好。便攜式心肺復(fù)蘇機可以隨時隨地、在各種環(huán)境下都可以用來對病人進行心肺復(fù)蘇，使生命的挽救更加及時。本文主要介紹了一種基于C8051F020單片機控制和壓縮空氣作為動力源的智能便攜式心肺復(fù)蘇機的設(shè)計與實現(xiàn)過程。文中首先論述了心肺復(fù)蘇的發(fā)展及現(xiàn)狀，智能儀器的發(fā)展現(xiàn)狀及其特點; 分析了智能便攜式心肺復(fù)蘇機的基本原理，包括心肺復(fù)蘇機的控制及實現(xiàn)方案和要求達到的性能指標，對氣壓傳動的基本原理和數(shù)字濾波技術(shù)進行了分析; 并從硬件設(shè)計和軟件設(shè)計兩方面加以實現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：心肺復(fù)蘇;便攜式;

一、智能心肺復(fù)蘇的歷史及國內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀

心肺復(fù)蘇術(shù)（CPR）是在心搏驟停時，進行胸外按壓，使心臟和腦能得到正常供血的25%-30%。人工徒手CPR經(jīng)歷了約50年，但存在供血不足、易發(fā)生肋骨骨折、按壓頻率和幅度不理想等問題，導(dǎo)致救助率不高。徒手CPR存在很多局限性，為了提高救活率，急需高質(zhì)量的CPR技術(shù)。

第一代機械式CPR采用點式按壓，如美國的薩勃心肺復(fù)蘇機，該裝置能實現(xiàn)連續(xù)按壓，減少徒手按壓疲勞，但供血不足的問題依然沒有解決。之后點式按壓發(fā)展為吸盤式按壓，對胸腔進行下壓后能上拉胸廓，增加了流經(jīng)心臟的血流量，但按壓單調(diào)，存活率依然不高。

第二代機械式CPR采用分布式按壓，如美國的AutoPulse自動心肺復(fù)蘇系統(tǒng)，使胸腔受到均勻分布的按壓力。有研究顯示使用Autopulse型CPR儀的患者血壓及脈搏氧飽和度水平高于人工CPR，但有爭議說AutoPulse對于復(fù)蘇效果并沒有明顯的改善。

第三代機械式CPR采用3D按壓，如美國Weil危重醫(yī)學研究院研制的Weil MCC的小型化心肺復(fù)蘇機。該裝置對于提高心肌和灌狀動脈灌注壓效果顯著發(fā)生骨折概率減小。

智能心肺復(fù)蘇儀在2019年已經(jīng)完成產(chǎn)品設(shè)計。其實質(zhì)是心肺復(fù)蘇的各項步驟進行一體化整合去除麻煩的操作步驟，根據(jù)每個人的病情情況進行個性化頻率調(diào)整，在公共交通運輸工具，公共場所，家庭中，救護車，自然災(zāi)害救援隊中裝備在發(fā)生致死性室性心律失?；颊吆?，將患者放入儀器上可根據(jù)病人的情況自動判斷所需救治步驟進行自動救治。

二、技術(shù)

1、Lifesecret智能算法

一般線性回歸模型要求輸出變量連續(xù)，顯然分類問題的輸出不滿足連續(xù)性的要求，但仍可借鑒一般線性回歸的理論模型和分析思路[63]。當輸出類別只有兩類，Lifesecret回歸簡化為二項 Lifesecret 回歸。通過牛頓法更新迭代即可得到w0和wi ，進而得到i、p ，這樣對新的測試樣本可以通過這個函數(shù)計算得到與這兩類的相似度，在其中選擇最大的一個類作為該樣本所屬的類別。伺服驅(qū)動模塊大鼠胸外按壓裝置采用電機驅(qū)動滾珠絲杠實現(xiàn)高精度的往復(fù)直線移動。目前在精密儀器領(lǐng)域常用的驅(qū)動方式有步進電機和伺服電機[64]。步進電機是一類將脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰频拈_環(huán)控制的執(zhí)行機構(gòu)，步進驅(qū)動器每接收到一個脈沖，步進電機就按照預(yù)定的方向旋轉(zhuǎn)一個步距角。伺服電機是依靠內(nèi)部的轉(zhuǎn)子，在伺服驅(qū)動器控制的U/V/W三相電形成的電磁場作用下轉(zhuǎn)動。同時，編碼器在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的信號反饋作用于驅(qū)動器，驅(qū)動器依據(jù)目標值和反饋值之差，調(diào)整轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動角度，因此，伺服電機是閉環(huán)控制的執(zhí)行機構(gòu)。

2.數(shù)據(jù)庫

智能醫(yī)療系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)管理，就目前來看，要建設(shè)智能醫(yī)療系統(tǒng)，醫(yī)療系統(tǒng)中需要被信息化的數(shù)據(jù)主要包括兩類。第一類是傳統(tǒng)的醫(yī)療數(shù)據(jù)，包括病人的就診以及住院記錄.藥品以及財務(wù)等相關(guān)信息，這類信息比較簡單，可以說都是“鍵盤能夠輸人的數(shù)據(jù)”，可以簡單的稱他們?yōu)椤暗谝活悢?shù)據(jù)" ，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫技術(shù)足以存儲和處理這類數(shù)據(jù)了。

另一類是在病人診斷或治療的過程中，產(chǎn)生的各類圖像比如X光.CT及病歷等，或者像專業(yè)的檢測結(jié)果比如血樣化驗報告.心電圖等，這些數(shù)據(jù)比較復(fù)雜，和傳統(tǒng)的“鍵盤"數(shù)據(jù)不同，我們稱他們?yōu)椤昂箧I盤"數(shù)據(jù)，在文章后續(xù)我們把它叫做二類數(shù)據(jù)。隨著科技的進步，二類數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量將出現(xiàn)爆破式增長，這類的數(shù)據(jù)將越來越多，甚至會出現(xiàn)取代第- 類數(shù)據(jù)的趨勢。如計算機系統(tǒng)采集的基因圖譜.病毒圖像，以及進人人體工作的微型機器人拍攝到的人體圖像等等。二類數(shù)據(jù)將對數(shù)據(jù)庫技術(shù)提出更高的要求。

三、機械組成

1、機械集成化

集成智能化設(shè)計系統(tǒng)是指以現(xiàn)有的智能CAD系統(tǒng)為基本模型，各種智能設(shè)計方法為理論依據(jù)，將產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)階段的各個環(huán)節(jié)集成于一體，提供具有良好的人機交互界面的網(wǎng)絡(luò)化設(shè)計系統(tǒng).它將產(chǎn)品及其零部件設(shè)計，零件工藝設(shè)計和模具設(shè)計等各個環(huán)節(jié)集成到-一個并行的設(shè)計環(huán)境中，在產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理的框架基礎(chǔ)上，不僅可以消除各環(huán)節(jié)之間的信息孤島，而且能使彼此之間的數(shù)據(jù)更好地共享和集成[間，也使產(chǎn)品由設(shè)計開發(fā)到加工工藝再到工裝模具設(shè)計集成智能化設(shè)計過程得以實現(xiàn)。

2、系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)

通過對機械產(chǎn)晶智能化開發(fā)設(shè)計全過程的分析，建立產(chǎn)品集成智能化設(shè)計系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)模型。該系統(tǒng)建立在分布式體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，采用3層結(jié)構(gòu)，由客戶端、中我們的機械結(jié)構(gòu)由氧氣面罩，氣道開發(fā)器， 擔架板，氧氣發(fā)生器和按壓器組成并且操作十分簡易，只需將患者放到擔架上，固定好按壓器既可。

參考文獻

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{2} 馮超.機械制造智能化的發(fā)展趨勢探析【J】.通訊世界2018（1）.

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