肺康復檢測訓練儀

■遼寧省大連育明高級中學高二（五）班 張子晗

新冠肺炎患者被治愈后，其肺功能的康復情況尚無數據顯示，但在一些對流感病毒性肺炎的長期隨訪報道中，我發現多數流感病毒性肺炎患者被治愈后，肺功能存在一定程度的損害。主要表現在用力肺活量（FVC）與一秒用力呼氣量（FEV1）數據較正常值偏低，一秒用力呼氣量/用力肺活量比值（FVB）和每分鐘最大通氣量（MVV）偏低，表明多數治愈者有肺功能限制性障礙和嚴重阻塞性障礙，如果不采取積極有效的康復訓練，就可能因繼發其他肺部疾病導致呼吸衰竭甚至死亡。

因此，定期檢測新冠肺炎被治愈者的肺功能指標，對肺部異常者進行相應的治療和康復訓練非常有必要。

一、設計思路

肺康復檢測訓練儀包括檢測訓練裝置和消毒裝置。檢測訓練裝置實時檢測、顯示使用者的肺功能指標，如FVC、FEV1、FVB和MVV，自動對比歷史記錄生成提升值，為用戶制訂訓練計劃。

消毒裝置有自動、手動兩種模式，可定時進行紫外線和臭氧消毒，不僅能為用戶的檢測訓練用具如吹嘴、分流傳導管等消毒，也能對口罩、帽子和護目鏡等防疫用具進行消毒。

二、結構設計

肺康復檢測訓練儀為長方體收納盒狀，如圖1、圖2所示，大小約為30cm×20cm×20cm，內部裝有檢測訓練裝置和消毒裝置。

檢測訓練裝置包括氣壓傳感器、單片機、液晶顯示器、LED指示燈、繼電器和電源模塊元件，消毒裝置包括紅外傳感器、紫外線臭氧消毒器和消毒倉元件。所有元件通過電路板和連線相連，并被固定在訓練儀內部與消毒倉外壁之間。

圖1 肺康復檢測訓練儀外觀立體結構圖

圖2 肺康復檢測訓練儀內部元件設計圖

訓練儀外部結構材質為環保塑料，前面上1/3處為固定的控制面板，裝有顯示屏、檢測鍵、消毒鍵和電源開關鍵。前面下2/3處為可向下打開的消毒倉門，上方的扣手方便自由開關倉門。左側面上部的固定環用于取、放吹嘴和分流傳導管，分流傳導管遠端與內部氣壓傳感器相連。左側面下部有電源接口，可與外部電源連接。

三、工作原理

1.肺康復檢測訓練

將吹嘴與分流傳導管相連，分流傳導管遠端與氣壓傳感器相連，外接電源，長按電源開關鍵3秒，電源燈和紅外傳感器指示燈均被點亮，按一下檢測鍵，液晶顯示器顯示當前值和目標值（均為0），提升值為20ml（系統自動默認20ml，可按檢測鍵和消毒鍵切換更改數值）。

用戶最大程度吸氣后，用吹嘴扣住嘴，保證不漏氣后迅速用力吹氣，再按一下檢測鍵，讀取FEV1、FVC和FVB的當前值和目標值（目標值為當前值與提升值之和，FVB目標值為FEV1目標值與FVC目標值的比值），然后短按電源開關鍵歸位，液晶顯示器顯示當前值和目標值（均為0），提升值為20ml。用戶按每秒1次，以最大程度、最快速度連續吹氣12次，按一下檢測鍵，讀取MVV的當前值和目標值。

上述為用戶實測的肺功能指標，自動生成的目標值為用戶提供了呼吸訓練標準和強度，用戶只需按照目標值反復進行深呼吸訓練即可。如果顯示屏中4個LED指示燈同時被點亮，系統默認為達標，用戶可根據新生成的目標值繼續訓練。

2.為用具消毒

可用紫外線和臭氧同時消毒，按下消毒鍵，有自動消毒、手動消毒兩種模式可供選擇，系統光標默認為自動消毒模式，消毒時間預設為10分鐘。

將用過的吹嘴和分流傳導管分別放入消毒倉內，關閉倉門，倉內物體觸發紅外傳感器產生電學效應，啟動紫外線臭氧燈，同時通過電路板傳輸給單片機，在液晶顯示器上顯示消毒倒計時，完成消毒。

如需選擇手動消毒模式，按消毒鍵后再按一下檢測鍵，系統光標移至“手動消毒模式”，再按一下消毒鍵，顯示消毒時間分別為5分鐘、10分鐘、30分鐘和60分鐘。按檢測鍵，移動光標選擇“消毒時間”，將用具放入消毒倉內后關閉倉門，倉內物體觸發紅外傳感器，啟動紫外線臭氧燈，同時顯示消毒倒計時，完成手動消毒。