LabVIEW在呼吸机测试气体容量计算

在呼吸机测试中,精确测量气体容量变化是评估设备性能的关键步骤。通过监测呼吸机气道内的压力变化,并结合流阻和肺顺应性等参数,可以计算出单位时间内的气体容量变化。本案例基于LabVIEW实现该计算过程,以确保测试数据的准确性和一致性。

公式与参数说明

本案例采用以下公式计算容量变化:

主要参数说明:

  • dpkpa:外部压力变化(kPa),由呼吸机施加的气道压力变化测得。

  • para_c:肺顺应性(mL/cmH2O),表示单位压力变化导致的容积变化。

  • para_r3:流阻(cmH2O/(L/s)),表示单位流量造成的压力损失。

  • para_time:采样时间间隔(s),用于计算单位时间内容量的变化。

  • vl_old:初始气体容量(L),表示上一次采样周期结束时的气体容积。

实现步骤

(1) 设计输入参数:

  • dpkpa = 1 kPa = 10.197 cmH2O

  • para_c = 80 mL/cmH2O

  • para_r3 = 3 cmH2O/(L/s)

  • para_time = 0.1 s

  • vl_old = 2 L

(2) 计算流程:

  1. dpkpa 转换为 cmH2O。

  2. 计算内部弹性压力,即 。

  3. 计算出压力差 。

  4. 根据压力差计算流量 。

  5. 根据流量计算容量变化值 。

  6. 计算最终容量值 。

 LabVIEW实现算法

  1. 创建LabVIEW VI:设计前面提到的参数作为输入接口。

  2. 单位转换:在VI中实现 dpkpa 到 cmH2O 的转换。

  3. 计算压力差:实现  计算模块。

  4. 计算流量:基于流阻参数  计算瞬时流量。

  5. 计算容量变化:计算  并更新容量值。

  6. 输出最终容量:显示 vl_new,并将数据存入日志文件。

 测试与验证

  • 输入测试:设置不同的压力输入,观察LabVIEW计算结果是否与理论计算一致。

  • 单位验证:检查单位转换,确保所有计算结果符合物理意义。

  • 动态测试:在LabVIEW中模拟呼吸机的呼吸周期,观察系统的实时响应。

应用场合

  • 呼吸机性能测试:用于评估呼吸机在不同压力设置下的气体供应能力。

  • 肺模型测试:结合人工肺模型,验证呼吸机输出是否符合目标需求。

  • 医疗设备校准:帮助工程师在设备研发和维护时进行气道压力与容量的验证

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