肺康复检测训练仪

■辽宁省大连育明高级中学高二（五）班 张子晗

新冠肺炎患者被治愈后，其肺功能的康复情况尚无数据显示，但在一些对流感病毒性肺炎的长期随访报道中，我发现多数流感病毒性肺炎患者被治愈后，肺功能存在一定程度的损害。主要表现在用力肺活量（FVC）与一秒用力呼气量（FEV1）数据较正常值偏低，一秒用力呼气量/用力肺活量比值（FVB）和每分钟最大通气量（MVV）偏低，表明多数治愈者有肺功能限制性障碍和严重阻塞性障碍，如果不采取积极有效的康复训练，就可能因继发其他肺部疾病导致呼吸衰竭甚至死亡。

因此，定期检测新冠肺炎被治愈者的肺功能指标，对肺部异常者进行相应的治疗和康复训练非常有必要。

一、设计思路

肺康复检测训练仪包括检测训练装置和消毒装置。检测训练装置实时检测、显示使用者的肺功能指标，如FVC、FEV1、FVB和MVV，自动对比历史记录生成提升值，为用户制订训练计划。

消毒装置有自动、手动两种模式，可定时进行紫外线和臭氧消毒，不仅能为用户的检测训练用具如吹嘴、分流传导管等消毒，也能对口罩、帽子和护目镜等防疫用具进行消毒。

二、结构设计

肺康复检测训练仪为长方体收纳盒状，如图1、图2所示，大小约为30cm×20cm×20cm，内部装有检测训练装置和消毒装置。

检测训练装置包括气压传感器、单片机、液晶显示器、LED指示灯、继电器和电源模块元件，消毒装置包括红外传感器、紫外线臭氧消毒器和消毒仓元件。所有元件通过电路板和连线相连，并被固定在训练仪内部与消毒仓外壁之间。

图1 肺康复检测训练仪外观立体结构图

图2 肺康复检测训练仪内部元件设计图

训练仪外部结构材质为环保塑料，前面上1/3处为固定的控制面板，装有显示屏、检测键、消毒键和电源开关键。前面下2/3处为可向下打开的消毒仓门，上方的扣手方便自由开关仓门。左侧面上部的固定环用于取、放吹嘴和分流传导管，分流传导管远端与内部气压传感器相连。左侧面下部有电源接口，可与外部电源连接。

三、工作原理

1.肺康复检测训练

将吹嘴与分流传导管相连，分流传导管远端与气压传感器相连，外接电源，长按电源开关键3秒，电源灯和红外传感器指示灯均被点亮，按一下检测键，液晶显示器显示当前值和目标值（均为0），提升值为20ml（系统自动默认20ml，可按检测键和消毒键切换更改数值）。

用户最大程度吸气后，用吹嘴扣住嘴，保证不漏气后迅速用力吹气，再按一下检测键，读取FEV1、FVC和FVB的当前值和目标值（目标值为当前值与提升值之和，FVB目标值为FEV1目标值与FVC目标值的比值），然后短按电源开关键归位，液晶显示器显示当前值和目标值（均为0），提升值为20ml。用户按每秒1次，以最大程度、最快速度连续吹气12次，按一下检测键，读取MVV的当前值和目标值。

上述为用户实测的肺功能指标，自动生成的目标值为用户提供了呼吸训练标准和强度，用户只需按照目标值反复进行深呼吸训练即可。如果显示屏中4个LED指示灯同时被点亮，系统默认为达标，用户可根据新生成的目标值继续训练。

2.为用具消毒

可用紫外线和臭氧同时消毒，按下消毒键，有自动消毒、手动消毒两种模式可供选择，系统光标默认为自动消毒模式，消毒时间预设为10分钟。

将用过的吹嘴和分流传导管分别放入消毒仓内，关闭仓门，仓内物体触发红外传感器产生电学效应，启动紫外线臭氧灯，同时通过电路板传输给单片机，在液晶显示器上显示消毒倒计时，完成消毒。

如需选择手动消毒模式，按消毒键后再按一下检测键，系统光标移至“手动消毒模式”，再按一下消毒键，显示消毒时间分别为5分钟、10分钟、30分钟和60分钟。按检测键，移动光标选择“消毒时间”，将用具放入消毒仓内后关闭仓门，仓内物体触发红外传感器，启动紫外线臭氧灯，同时显示消毒倒计时，完成手动消毒。