基于STM32睡眠呼吸机的系统设计

来源：电子测量技术杂志2021年第9期北京时间：

作者：张媛媛，李丕丁，孔祥勇

单位：上海理工大学 医疗器械与食品学院，上海 200093

摘要：为了有效地减轻阻塞性睡眠呼吸暂停综合症（obstructive sleep apnea syndrome ,OSAS）对我们人体的伤害，设计了一款双水平无创呼家用睡眠吸机。基于STM32运用自适应逆控制理论实现了电机的控制，把输入信号和输出响应之间的差值作为误差信号，并由该信号驱动自适应算法。根据采集到的呼吸波波形，运用卡尔曼滤波对下一个周期吸气与呼气的时机进行预测，进而控制电机达到目标气压值。为了方便用户体验，增加了上位机波形实时显示，在用户体验呼吸机辅助呼吸的同时可以清楚的看到呼吸波的调整。此次设计不仅使电机达到设定的响应速度的时间控制在100ms左右，还实现了CPAP 模式、S模式、T模式三种呼吸模式: 在CPAP 模式下，呼吸机持续输出气道正压；在S模式下，可通过患者呼吸波波形来预估下一次呼气及吸气时间节点，并给予正确气压来辅助患者呼吸;在T模式下，通过定时器控制实现气压的高低，进而辅助患者呼吸。这不仅提高了患者的顺应性，使患者感觉更加舒适，还有利于长期治疗。

关键词：阻塞性睡眠呼吸暂停综合症;自适应逆控制;卡尔曼预测;CPAP 模式;S模式;T模式