新型洗胃機研制

1   洗胃機系統組成

洗胃機主要由水泵、處理器、壓力傳感器、pH傳感器、LCD顯示屏組成。采用ARM處理器檢測、電路調控，用恒流泵直接驅動(dòng)液體。利用調節恒流泵不同轉速來(lái)控制液體的流速和流量，改進(jìn)了以前用氣體壓力來(lái)驅動(dòng)液體的弊端。采用雙腔胃管，再對胃壁進(jìn)行噴灑洗滌的同時(shí)將洗滌后的污物從出液管排出體外。胃管的頭部裝有pH傳感器，通過(guò)pH的變化指導胃管的插入。整機各參數用ARM處理器控制，LCD顯示，設有流速、流量、總進(jìn)液量，總出液量、胃內pH、壓力等參數顯示和報警^[1]。

作者簡(jiǎn)介：孫曉偉(1985—)，高級工程師。

2   洗胃機硬件電路及工作過(guò)程

洗胃機硬件主要由控制部分、主機、輔助部分組成?？刂撇糠职▔毫鞲衅?、pH傳感器、溫度傳感器、信號調理電路、A/D轉換器、電磁閥、調速電路、恒流泵、驅動(dòng)電路、可控硅調節器、加熱電路組成。主機采用STM32F407，實(shí)現信號的采集、顯示、控制。輔助部分包括壓力顯示、pH顯示、鍵盤(pán)輸入、聲光報警。

壓力傳感器采用HONEYWELL公司的ABPLANT006 KG2A3。該傳感器采用I2C總線(xiàn)，內部具有ADC功能，同時(shí)具有壓力補償與溫度補償功能。溫度傳感器采用SENSIRION公司的SHT30芯片，傳感器輸出經(jīng)過(guò)標定的數字信號。LCD采用北京迪文公司的7 英寸DMT80480T070顯示屏。采用串口通訊，變量驅動(dòng)方式，設計上簡(jiǎn)便易學(xué)。具體工作過(guò)程，胃管頭部裝有pH傳感器，胃液pH一般在3左右，當pH傳感器顯示值為5左右，可以判斷洗胃管已經(jīng)在胃內，如果pH大于6，則洗胃管不在胃內，不能開(kāi)始洗滌，這樣可以避免洗胃管誤插入氣管開(kāi)機洗胃帶來(lái)的風(fēng)險。污物出胃管采用橢圓形狀，避免污物阻塞管道，一旦污物阻塞管道，主機根據流量與壓力變化控制電磁閥。恒流泵轉到產(chǎn)生壓力，推開(kāi)污物使出胃管暢通。恒流泵驅動(dòng)電路如圖1所示。

圖1 恒流泵驅動(dòng)電路

接通電源，電源指示燈亮，進(jìn)入初始狀態(tài)，選擇人工洗胃還是自動(dòng)洗胃。若按下自動(dòng)洗胃按鈕，洗胃機自動(dòng)提供機內設置的正常正負壓力、流速、流量、需用總量等數值。將洗胃管插入患者胃中，根據pH傳感器的顯示值來(lái)確定胃管是否已達到胃內，如果是則按下洗胃鍵，此時(shí)首先啟動(dòng)出胃泵，吸出污物，然后兩泵同時(shí)工作，分別送入洗滌液和吸出污物液。期間，LCD顯示器連續顯示洗滌過(guò)程中的壓力、進(jìn)液量、出液量、流速、流量、胃內pH等值，當超過(guò)預設值發(fā)出報警信號，停止洗胃。如判斷出污物阻塞情況時(shí)，引入反沖動(dòng)作，除去阻塞物，如不成功，則報警。如反沖成功，則正常洗胃^[2]。圖2為壓力信號放大電路，壓力信號為毫伏信號，處理器無(wú)法進(jìn)行直接處理，需要進(jìn)行比較放大。

圖2 壓力信號放大電路

3   洗胃機軟件設計思路

洗胃機軟件主要包括系統初始化過(guò)程與洗胃過(guò)程兩部分組成。軟件流程圖如圖3所示。

洗胃機的工作原理：系統由正負壓泵與氣控液容積控制單元、液路切換裝置、氣控集成閥組和傳感器控制系統組成^[3]。在正負壓泵動(dòng)力作用下，通過(guò)電磁閥組根據洗胃程序控制兩個(gè)氣控液容積控制單元，同時(shí)從胃內和清液桶內吸液，經(jīng)液路切換裝置，換向控制系統由負壓狀態(tài)轉換為正壓，分別向胃內和污液桶內排液。傳感器檢測胃內壓力，以保證洗胃全過(guò)程安全。定值，關(guān)閉負壓，通正壓，驅動(dòng)液路切換裝置使排液液管與污水罐管路連通，當壓力達到設定值關(guān)閉正壓開(kāi)啟負壓，循環(huán)洗胃。

4 小結

新型洗胃機改進(jìn)了傳統洗胃機采用氣體壓力推動(dòng)液體進(jìn)入胃內，同時(shí)增加了pH傳感器可以準確地判斷洗胃管是否處于胃內，避免洗胃管誤入氣管造成的風(fēng)險，同時(shí)引入了加溫裝置，保證了洗胃液不會(huì )刺激胃蠕動(dòng)造成的毒物吸收。得到了患者與醫務(wù)人員的認可。

參考文獻：

[1] 蔡壁隆.固態(tài)pH傳感器原理與應用[J].傳感器世界,1998(4).

[2] 李年珍,王俊峰,康宜花.基于單片微型計算機的步進(jìn)電機控制研究[J].機械與電子，2000(5).

[3] 洪明.新型智能洗胃機的研制與開(kāi)發(fā)[M].杭州：浙江大學(xué),2002.

（本文來(lái)源于《電子產(chǎn)品世界》雜志2020年8月期）