現有的單腔室呼吸力學集中參數模型采用一個線性或非線性氣阻元件描述整個氣管?支氣管樹對氣流的阻礙作用，忽略了各級氣道具備不同的力學特性這一事實。因此，基于氣管?支氣管樹的解剖結構及各級氣道的力學特性，本文將人體呼吸道分為上氣道、陷閉氣道、小氣道三部分，建立了多腔室、非線性氣道分級的呼吸力學集中參數模型。該模型以呼吸肌為自主呼吸動力，模擬了健康成人的自主潮氣呼吸過程。結果顯示，本文所構建的自主呼吸模型的計算結果與人體呼吸生理過程較為吻合，并與已有文獻的研究結果相似，提示本模型可用于呼吸系統病理生理研究。
穿戴式生理參數監測設備由于其連續動態和低生理/心理負荷等特點，在日常健康監測和疾病診療領域發揮著越來越重要的作用。可穿戴技術經過幾十年的發展，技術成熟度逐漸提高，研究重點也向臨床應用領域拓展。本文綜述了穿戴式生理參數監測技術及其在臨床應用方面的研究進展。首先從傳感技術和數據處理與分析方面介紹了穿戴式生理監測技術的研究進展，然后分析了當前的醫療級可穿戴設備的監測信號類型及原理，同時提出臨床應用研究的三個典型方向：實時監護與預測預警、病情評估與鑒別診斷、康復訓練與精準治療，最后對穿戴式生理監測技術在生物醫學領域所面臨的挑戰與應對策略展開討論，突出其臨床應用價值和臨床應用模式，以期為可穿戴技術相關領域的研究提供有用的參考信息。
機械通氣是急性呼吸窘迫綜合征患者在生命支持期間重要的呼吸支持技術。機械通氣的臨床效果與患者的肺復張特性密切相關。確定患者肺復張特性對選擇恰當的通氣策略并設置相關參數具有重要意義。目前，尚缺少可便捷估計肺復張特性的床旁方法。本文提出了一種基于肺的靜態壓強—容積曲線估計肺復張特性的方法，并采用公開的動物實驗數據對該方法進行了驗證。結果顯示，應用該方法得到的肺復張結果與文獻數據高度相似，提示該方法可用于估計肺復張特性。考慮到一些先進的呼吸機具備自動測量靜態壓強—容積曲線的功能，可認為本文方法具備床旁應用潛力，能夠輔助醫生依據患者的肺復張特性選擇與之匹配的通氣策略，為個性化設置呼吸機參數提供參考。
強迫振蕩技術（FOT）是一種主動式肺功能測量技術，通過給呼吸系統外加激勵信號的方式，辨識呼吸系統力學特性。FOT 技術常用的激勵信號包括單頻正弦、偽隨機和周期性脈沖三種。本文針對偽隨機多正弦組合信號存在的時域幅度過沖問題，研究了偽隨機信號的相位優化，嘗試了隨機相位組合以及時-頻域交換算法，以波峰因數評價優化效果。進一步根據振蕩單元的頻率響應曲線對低頻段（4～18 Hz）輸入信號的幅值進行了補償，使最終產生的偽隨機信號的時-頻域特性在 4～40 Hz 范圍內能夠滿足呼吸系統辨識要求。研究結果表明，時-頻域交換算法能夠有效優化偽隨機信號的相位組合，振蕩單元的幅頻特性經過低頻補償后，能夠產生滿足性能要求的激勵信號。
為實現住院患者連續生命體征監測，研制了隨行生理參數監護系統 SensEcho。該系統由隨行生理參數監測終端、無線組網和數據傳輸單元、中央監護系統三部分組成。其中隨行生理參數監測終端為一件柔性背心，內嵌有呼吸感應體積描記傳感器和織物心電電極，實現心電、呼吸、體位和體動等基本生理參數的穿戴式低負荷監測；無線生理信號傳輸單元為基于 WiFi 技術的組網系統，能夠實現病區內多個患者的移動監護，并設計有多重數據續傳和數據完整性保障機制；中央監護系統實現所有隨行生理參數監測終端數據的顯示和患者集中管理，設計有后臺數據服務器和算法服務器，支持醫療大數據深度挖掘分析應用。為驗證系統性能，我們開展了生理參數檢測算法有效性和受試者可靠性測試，以及無線組網和數據傳輸可靠性測試。測試結果顯示，系統無論在基本生理參數監測還是無線數據傳輸方面都能達到可靠性要求。該系統在醫療領域的應用有望開啟個體化連續生命體征監護醫療新模式，為疾病診斷提供基于連續動態生理數據分析的精準信息。