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新型洗胃机研制

作者:孙晓伟(天津金米特科技股份有限公司,天津 300100)时间:2020-07-24来源:电子产品世界收藏
编者按:新型洗胃机可以观察流量、pH,并根据上述参数调整洗胃液进给量。根据压力值调整步进电机转速,保证洗胃液匀速进入胃内,不会造成患者强烈反抗。本文将详细阐述洗胃机的组成、工作原理、软件运行流程等。


本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/202007/416122.htm

1   洗胃机系统组成

洗胃机主要由水泵、处理器、压力传感器、pH传感器、LCD显示屏组成。采用ARM处理器检测、电路调控,用恒流泵直接驱动液体。利用调节恒流泵不同转速来控制液体的流速和流量,改进了以前用气体压力来驱动液体的弊端。采用双腔胃管,再对胃壁进行喷洒洗涤的同时将洗涤后的污物从出液管排出体外。胃管的头部装有pH传感器,通过pH的变化指导胃管的插入。整机各参数用ARM处理器控制,LCD显示,设有流速、流量、总进液量,总出液量、胃内pH、压力等参数显示和报警[1]

作者简介:孙晓伟(1985—),高级工程师。

2   洗胃机硬件电路及工作过程

洗胃机硬件主要由控制部分、主机、辅助部分组成。控制部分包括压力传感器、pH传感器、温度传感器、信号调理电路、A/D转换器、电磁阀、调速电路、恒流泵、驱动电路、可控硅调节器、加热电路组成。主机采用STM32F407,实现信号的采集、显示、控制。辅助部分包括压力显示、pH显示、键盘输入、声光报警。

压力传感器采用HONEYWELL公司的ABPLANT006 KG2A3。该传感器采用I2C总线,内部具有ADC功能,同时具有压力补偿与温度补偿功能。温度传感器采用SENSIRION公司的SHT30芯片,传感器输出经过标定的数字信号。LCD采用北京迪文公司的7 英寸DMT80480T070显示屏。采用串口通讯,变量驱动方式,设计上简便易学。具体工作过程,胃管头部装有pH传感器,胃液pH一般在3左右,当pH传感器显示值为5左右,可以判断洗胃管已经在胃内,如果pH大于6,则洗胃管不在胃内,不能开始洗涤,这样可以避免洗胃管误插入气管开机洗胃带来的风险。污物出胃管采用椭圆形状,避免污物阻塞管道,一旦污物阻塞管道,主机根据流量与压力变化控制电磁阀。恒流泵转到产生压力,推开污物使出胃管畅通。恒流泵驱动电路如图1所示。

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图1 恒流泵驱动电路

接通电源,电源指示灯亮,进入初始状态,选择人工洗胃还是自动洗胃。若按下自动洗胃按钮,洗胃机自动提供机内设置的正常正负压力、流速、流量、需用总量等数值。将洗胃管插入患者胃中,根据pH传感器的显示值来确定胃管是否已达到胃内,如果是则按下洗胃键,此时首先启动出胃泵,吸出污物,然后两泵同时工作,分别送入洗涤液和吸出污物液。期间,LCD显示器连续显示洗涤过程中的压力、进液量、出液量、流速、流量、胃内pH等值,当超过预设值发出报警信号,停止洗胃。如判断出污物阻塞情况时,引入反冲动作,除去阻塞物,如不成功,则报警。如反冲成功,则正常洗胃[2]。图2为压力信号放大电路,压力信号为毫伏信号,处理器无法进行直接处理,需要进行比较放大。

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图2 压力信号放大电路

3   洗胃机软件设计思路

洗胃机软件主要包括系统初始化过程与洗胃过程两部分组成。软件流程图如图3所示。

洗胃机的工作原理:系统由正负压泵与气控液容积控制单元、液路切换装置、气控集成阀组和传感器控制系统组成[3]。在正负压泵动力作用下,通过电磁阀组根据洗胃程序控制两个气控液容积控制单元,同时从胃内和清液桶内吸液,经液路切换装置,换向控制系统由负压状态转换为正压,分别向胃内和污液桶内排液。传感器检测胃内压力,以保证洗胃全过程安全。定值,关闭负压,通正压,驱动液路切换装置使排液液管与污水罐管路连通,当压力达到设定值关闭正压开启负压,循环洗胃。

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4 小结

新型洗胃机改进了传统洗胃机采用气体压力推动液体进入胃内,同时增加了pH传感器可以准确地判断洗胃管是否处于胃内,避免洗胃管误入气管造成的风险,同时引入了加温装置,保证了洗胃液不会刺激胃蠕动造成的毒物吸收。得到了患者与医务人员的认可。

参考文献:

[1] 蔡壁隆.固态pH传感器原理与应用[J].传感器世界,1998(4).

[2] 李年珍,王俊峰,康宜花.基于单片微型计算机的步进电机控制研究[J].机械与电子,2000(5).

[3] 洪明.新型智能洗胃机的研制与开发[M].杭州:浙江大学,2002.

(本文来源于《电子产品世界》杂志2020年8月期)



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