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