基于嵌入式系統(tǒng)的負(fù)壓吸引器設(shè)計(jì)

2.4 控制部分

人機(jī)交互模塊：用于用戶指令的輸入，顯示所測(cè)量的體內(nèi)體液參數(shù)。顯示模塊使用諾基亞5110液晶顯示屏實(shí)現(xiàn)，與主控模塊之間的通信通過(guò)SPI接口實(shí)現(xiàn)，具有功耗低、控制簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。

異常報(bào)警模塊：主要由有源蜂鳴器及一個(gè)NPN型三極管8050構(gòu)成。當(dāng)主控模塊輸出報(bào)警信號(hào)時(shí)，給8050基極施加高電平，有源蜂鳴器發(fā)出洪亮的報(bào)警聲，提示醫(yī)護(hù)人員進(jìn)行相應(yīng)操作。

主控模塊：主要以STM32為核心，完成本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析、功能控制、顯示及針對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的反饋處理。STM32 F103是一款32位單片機(jī)，AD數(shù)據(jù)采集的精度極高。具有2個(gè)12位AD轉(zhuǎn)換器(16通道)以及6路PWM輸出和7個(gè)定時(shí)器，足以實(shí)現(xiàn)對(duì)各功能模塊的自動(dòng)控制、信號(hào)采集和處理。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)軟件開發(fā)是基于Keil for ARM的開發(fā)環(huán)境下完成的。主要使用C語(yǔ)言編寫。軟件包括各個(gè)模塊的底層驅(qū)動(dòng)及數(shù)據(jù)的采集和處理。系統(tǒng)軟件流程圖如圖7所示。

系統(tǒng)上電初始化，使用定時(shí)中斷方式掃描按鍵輸入，并定時(shí)在液晶顯示屏上更新顯示當(dāng)前的瓶?jī)?nèi)氣壓、總流量、平均流速、pH值等參數(shù)。這部分程序在中斷函數(shù)中，已在主體部分流程圖中省略。

系統(tǒng)工作之前先由醫(yī)護(hù)人員選擇臟器手術(shù)類型，系統(tǒng)會(huì)據(jù)所需的負(fù)壓引流的門限壓強(qiáng)每30 s檢測(cè)一次檢測(cè)容器的氣壓，并動(dòng)態(tài)控制薄膜泵引流體液，以保證瓶?jī)?nèi)穩(wěn)定的負(fù)壓。當(dāng)瓶?jī)?nèi)的氣壓大于門限氣壓時(shí)，系統(tǒng)依次打開薄膜泵1和電磁閥1,以防止瞬間的倒灌現(xiàn)象。

當(dāng)液體被抽到緩沖容器中后，STM32使用12位AD采樣稱重傳感器模塊輸出的信號(hào)并計(jì)算得出每次注入的體液的質(zhì)量，并計(jì)算體液所占的體積。最后，控制后級(jí)的薄膜泵2和電磁閥2將稱量后的體液注入吸收容器之中。并累加計(jì)算吸收容器吸收的液體體積，能及時(shí)提醒醫(yī)護(hù)人員及時(shí)更換后級(jí)的吸收劑。

4 系統(tǒng)測(cè)試

4.1 氣壓傳感器壓力測(cè)試

引流的壓力測(cè)試結(jié)果如表1所示。

4.2 液位流量測(cè)試

引流的流量測(cè)試結(jié)果如表2所示。

綜上可見(jiàn)：壓力測(cè)試模塊的平均誤差為0.52%,滿足設(shè)備的要求。

流量檢測(cè)模塊的平均誤差為1.9%,滿足設(shè)備的要求。

5 結(jié)論

為了能夠使手術(shù)后病人能夠更加安全、方便地排出體液，文中設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了“基于嵌入式的術(shù)后引流負(fù)壓吸引器”.該系統(tǒng)能夠智能設(shè)定負(fù)壓大小并同時(shí)在抽取體液的過(guò)程中對(duì)病人的人體狀態(tài)進(jìn)行必要的檢測(cè)。對(duì)抽取的體液在流量、重量、pH值等方面進(jìn)行精確控制和測(cè)量，使得體液抽取工作具有可靠性高，實(shí)現(xiàn)方便、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。具有較為廣闊的應(yīng)用前景。