新型洗胃機(jī)研制

1   洗胃機(jī)系統(tǒng)組成

洗胃機(jī)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(diào)控，用恒流泵直接驅(qū)動(dòng)液體。利用調(diào)節(jié)恒流泵不同轉(zhuǎn)速來控制液體的流速和流量，改進(jìn)了以前用氣體壓力來驅(qū)動(dòng)液體的弊端。采用雙腔胃管，再對(duì)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pH的變化指導(dǎo)胃管的插入。整機(jī)各參數(shù)用ARM處理器控制，LCD顯示，設(shè)有流速、流量、總進(jìn)液量，總出液量、胃內(nèi)pH、壓力等參數(shù)顯示和報(bào)警^[1]。

作者簡介：孫曉偉(1985—)，高級(jí)工程師。

2   洗胃機(jī)硬件電路及工作過程

洗胃機(jī)硬件主要由控制部分、主機(jī)、輔助部分組成?？刂撇糠职▔毫鞲衅鳌H傳感器、溫度傳感器、信號(hào)調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換器、電磁閥、調(diào)速電路、恒流泵、驅(qū)動(dòng)電路、可控硅調(diào)節(jié)器、加熱電路組成。主機(jī)采用STM32F407，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的采集、顯示、控制。輔助部分包括壓力顯示、pH顯示、鍵盤輸入、聲光報(bào)警。

壓力傳感器采用HONEYWELL公司的ABPLANT006 KG2A3。該傳感器采用I2C總線，內(nèi)部具有ADC功能，同時(shí)具有壓力補(bǔ)償與溫度補(bǔ)償功能。溫度傳感器采用SENSIRION公司的SHT30芯片，傳感器輸出經(jīng)過標(biāo)定的數(shù)字信號(hào)。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(qū)動(dòng)方式，設(shè)計(jì)上簡便易學(xué)。具體工作過程，胃管頭部裝有pH傳感器，胃液pH一般在3左右，當(dāng)pH傳感器顯示值為5左右，可以判斷洗胃管已經(jīng)在胃內(nèi)，如果pH大于6，則洗胃管不在胃內(nèi)，不能開始洗滌，這樣可以避免洗胃管誤插入氣管開機(jī)洗胃帶來的風(fēng)險(xiǎn)。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(jī)根據(jù)流量與壓力變化控制電磁閥。恒流泵轉(zhuǎn)到產(chǎn)生壓力，推開污物使出胃管暢通。恒流泵驅(qū)動(dòng)電路如圖1所示。

圖1 恒流泵驅(qū)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(jī)自動(dòng)提供機(jī)內(nèi)設(shè)置的正常正負(fù)壓力、流速、流量、需用總量等數(shù)值。將洗胃管插入患者胃中，根據(jù)pH傳感器的顯示值來確定胃管是否已達(dá)到胃內(nèi)，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(xù)顯示洗滌過程中的壓力、進(jìn)液量、出液量、流速、流量、胃內(nèi)pH等值，當(dāng)超過預(yù)設(shè)值發(fā)出報(bào)警信號(hào)，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(bào)警。如反沖成功，則正常洗胃^[2]。圖2為壓力信號(hào)放大電路，壓力信號(hào)為毫伏信號(hào)，處理器無法進(jìn)行直接處理，需要進(jìn)行比較放大。

圖2 壓力信號(hào)放大電路

3   洗胃機(jī)軟件設(shè)計(jì)思路

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

洗胃機(jī)的工作原理：系統(tǒng)由正負(fù)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(tǒng)組成^[3]。在正負(fù)壓泵動(dòng)力作用下，通過電磁閥組根據(jù)洗胃程序控制兩個(gè)氣控液容積控制單元，同時(shí)從胃內(nèi)和清液桶內(nèi)吸液，經(jīng)液路切換裝置，換向控制系統(tǒng)由負(fù)壓狀態(tài)轉(zhuǎn)換為正壓，分別向胃內(nèi)和污液桶內(nèi)排液。傳感器檢測胃內(nèi)壓力，以保證洗胃全過程安全。定值，關(guān)閉負(fù)壓，通正壓，驅(qū)動(dòng)液路切換裝置使排液液管與污水罐管路連通，當(dāng)壓力達(dá)到設(shè)定值關(guān)閉正壓開啟負(fù)壓，循環(huán)洗胃。

4 小結(jié)

新型洗胃機(jī)改進(jìn)了傳統(tǒng)洗胃機(jī)采用氣體壓力推動(dòng)液體進(jìn)入胃內(nèi)，同時(shí)增加了pH傳感器可以準(zhǔn)確地判斷洗胃管是否處于胃內(nèi)，避免洗胃管誤入氣管造成的風(fēng)險(xiǎn)，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(yī)務(wù)人員的認(rèn)可。

參考文獻(xiàn)：

[1] 蔡壁隆.固態(tài)pH傳感器原理與應(yīng)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(jì)算機(jī)的步進(jìn)電機(jī)控制研究[J].機(jī)械與電子，2000(5).

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

（本文來源于《電子產(chǎn)品世界》雜志2020年8月期）