深靜脈血栓預防儀的製作方法
2023-06-03 22:11:01 1
專利名稱：深靜脈血栓預防儀的製作方法
技術領域：
本發明涉及理療裝置，尤其是涉及一種深靜脈血栓預防儀。
背景技術：
深靜脈血栓(Deep Vein Thrombosis，DVT)形成是由於血栓阻塞了某支深靜脈致血栓遠側的血液回流障礙而引起組織瘀血。隨著血管外科專業的迅速發展，多種診療技術的推廣應用，DVT的檢出率增多，並成為周圍血管疾病中的常見病、多發病，並有逐年上升的趨勢。目前預防DVT的有效措施主要是抗凝藥物。抗凝藥物的應用存在出血傾向、胃腸道不良反應及過敏問題，尤其對高齡、心肺功能不全的患者更應慎用。
發明內容
本發明的目的在於提供一種深靜脈血栓預防儀，利用周期性充氣加壓的機械方法(彈性壓力)預防DVT，從而消除由抗凝藥物治療DVT所產生的副作用。
技術方案本發明解決其技術問題所採用的技術方案是它包括控制電路和氣動裝置，其中1)控制電路包括單片機系統電路、鍵盤控制電路、顯示控制電路、蜂鳴報警電路、EEPROM存儲電路、電源處理電路、AD轉換電路、隔離驅動電路、信號放大電路、傳感器接口電路；單片機系統電路通過控制引腳和I/O口引腳分別與鍵盤控制電路、顯示控制電路、蜂鳴報警電路、EEPROM存儲電路、電源處理電路、AD轉換電路和隔離驅動電路連接，AD轉換電路依次與信號放大電路和傳感器接口電路連接；2)氣動裝置包括三個獨立的氣路，每一路均具有進氣閥、放氣閥、四通接頭、壓力傳感器和氣囊；四通接頭分別與進氣閥、放氣閥、壓力傳感器和氣囊連接，進氣閥和放氣閥分別接隔離驅動電路，壓力傳感器經傳感器接口電路與電壓放大電路連接，三個進氣閥並聯後接微型空氣泵。
本發明具有的有益的效果是本發明啟動後，控制核心先讀取鍵盤各鍵值，設定各項參數。再讀取壓力傳感器轉換後的數字值，通過內部控制判斷，輸出控制信號來控制進氣閥、放氣閥按一定規律執行動作，使三個氣囊按規律充、放氣，對病人的下肢施加一定梯度的壓力，以達到醫學上預防DVT的目的。該儀器結構簡單，製造成本低，性能穩定，智能化程度高。
圖1是本發明總體結構框圖；圖2是本發明的氣動裝置結構原理圖；圖3是本發明單路氣路動作分解圖；圖4是本發明控制電路的主程序框圖；圖5是本發明控制電路圖。
圖中1.微型空氣泵，2.進氣閥，3.放氣閥，4.四通接頭，5.壓力傳感器，6.氣囊，7.傳感器接口電路，8.信號放大電路，9.AD轉換電路，10.驅動隔離電路，11.單片機系統電路，12.鍵盤控制電路，13.顯示控制電路，14.蜂鳴報警電路，15.EEPROM存儲電路，16.電源處理電路。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
如圖1、圖2所示，本發明包括控制電路和氣動裝置，其中1)控制電路包括單片機系統電路11、鍵盤控制電路12、顯示控制電路13、蜂鳴報警電路14、EEPROM存儲電路15、電源處理電路16、AD轉換電路9、隔離驅動電路10、信號放大電路8、傳感器接口電路7；單片機系統電路11通過控制引腳和I/O口引腳分別與鍵盤控制電路12、顯示控制電路13、蜂鳴報警電路14、EEPROM存儲電路15、電源處理電路16、AD轉換電路9和隔離驅動電路10連接，AD轉換電路9依次與信號放大電路8和傳感器接口電路7連接；2)氣動裝置包括三個獨立的氣路，每一路均具有進氣閥2、放氣閥3、四通接頭4、壓力傳感器5和氣囊6；四通接頭4分別與進氣閥2、放氣閥3、壓力傳感器5和氣囊6連接，進氣閥2和放氣閥3分別接隔離驅動電路10，壓力傳感器5經傳感器接口電路7與電壓放大電路8連接，三個進氣閥2並聯後接微型空氣泵1。
所述的單片機系統電路11採用AT89C52、AT89C2051或AT89C51；鍵盤控制電路12共有4個按鍵，採用2×2結構，行線和列線直接接入單片機的P14～P17口；顯示控制電路13採用6位LED動態顯示，單片機P24～P26接入3～8解碼器74LS138輸入端，輸出6路有用信號再經反向器74LS14及電晶體放大，作為位信號連接LED；單片機的P20～P23接入4線-7段解碼器/驅動器74LS247，輸出7路信號作為段碼連接LED；蜂鳴報警電路14其蜂鳴器由穩壓模塊7805供電，直接和單片機的P06連接；EEPROM存儲電路15為X25045，採用該晶片標準電路；電源處理電路16採用濾波二極體及穩壓模塊7824、穩壓模塊7805、穩壓模塊7905、穩壓模塊LM336提供電源，並採用LM324電路降低電壓，為AD620提供參考電源；AD轉換電路9為AD7706，並採用該晶片標準電路；隔離驅動電路10為單片機P00～P05經過隔離晶片TLP521-2，再經過驅動晶片ULN2003來控制各路的進氣閥、放氣閥；信號放大電路8採用AD620並採用該晶片標準電路；傳感器接口電路7其電源由穩壓電源LM336提供，再經電壓跟隨器LM324，對電源處理電路16進行隔離。
所述的進氣閥2為兩位兩通電磁閥、放氣閥3為兩位兩通電磁閥、四通接頭4為普通塑料四通接頭、壓力傳感器5為MPX10壓力傳感器。
機械和電路接口部分主要是壓力傳感器5檢測氣囊中的氣體壓力，通過傳感器接口電路7將信號傳遞到信號放大電路8接口處。單片機系統電路11發出經軟體處理後的信號，通過隔離驅動電路10控制進氣閥2、放氣閥3。儀器啟動後，電源處理電路16開始供電，微型空氣泵1打開，單片機系統電路11先讀取EEPROM存儲電路15中的參數原始值，再讀取鍵盤控制電路12鍵值，設定各項參數，送EEPROM存儲電路15存儲及顯示控制電路13顯示。參數設置完畢後，讀取傳感器接口電路7經電壓放大電路8、AD轉換電路9後的數字值，通過單片機系統電路11軟體控制判斷，輸出控制信號，經驅動隔離電路10控制進氣閥2、放氣閥3按一定規律執行動作，通過四通接頭4內部氣壓相通，使三個氣囊6按規律充、放氣。當儀器發生故障導致內部壓力超過報警壓力，或運行完設定循環後，蜂鳴報警電路14報警。
在圖2氣路原理圖所示，氣路由一個微型空氣泵1提供總氣源，分為獨立的三個氣路。儀器實施過程中，單片機系統電路11控制核心依次對三個獨立氣路中的進氣閥2、放氣閥3發出控制信號，使三個氣囊6依次充氣、放氣。單片機系統電路11控制核心先對第一路中進氣閥2上電，則第一路中氣囊6充氣，當壓力傳感器5達到設定值時，進氣閥2停止上電，第一路中氣囊進入保壓狀態，延時後，再對第一路中放氣閥3上電，則第一路中氣囊6放氣，當檢測到內部氣體壓力降到大氣壓力時，放氣閥3停止上電，放氣結束。延時後，再對下一氣路中的進氣閥2、放氣閥3進行同樣操作，直到三個氣路全部完成，再對第一路重新操作，進入新的循環，從而實現三個氣囊6依次充、放氣。
在圖3單氣路動作分解圖所示實施過程中，進氣閥2的一個口與微型空氣泵1連接，另一個口與四通接頭4連接，而放氣閥3的一個口與四通接頭4連接，另一個口直接與大氣相通。四通接頭的另兩個出口分別與壓力傳感器5和氣囊6相連。儀器啟動後微型空氣泵1供氣，當進氣閥2上電，放氣閥3掉電時，進氣閥2處於通路狀態，微型空氣泵1中的氣體經過進氣閥2直接進入氣囊6，而此時放氣閥3處於關路狀態，使內部氣體與大氣隔離，氣囊充氣而增壓；當進氣閥2、放氣閥3同時掉電時，進氣閥2處於關路狀態，微型空氣泵1與內部氣路隔離而不能供氣，而此時放氣閥3也處於關路狀態，使內部氣體與大氣隔離，氣囊6的氣口全部被封閉而保壓；當進氣閥2掉電，放氣閥3上電時，進氣閥2處於關路狀態，微型空氣泵1與內部氣路隔離而不能供氣，而此時放氣閥3處於通路狀態，使氣囊6直接與大氣相通，放氣而降壓。單片機系統電路11控制核心通過發出開關信號，控制進氣閥2、放氣閥3而實現對單個氣囊6的充放氣。
圖4是主程序流程圖，系統開機，從EEPROM存儲電路15處讀取各項原始參數，初始化，等待「執行」鍵或「設置」鍵信號。若「執行」鍵響應則程序直接進入運行狀態，若「設置」鍵響應則程序先進入參數設置狀態，設置完畢一項參數後，將值送入EEPROM存儲電路15，並送顯示控制電路13顯示。全部參數設置完畢後直接進入運行狀態。運行時，軟體先設定氣路標誌符號n＝1，對第n路中進氣閥2進行上電控制，並檢測A/D轉換器9輸出的信號，將測定的實際壓力傳感器5值送顯示控制電路13顯示，直到壓力升到設定值，再對第n路中進氣閥2進行掉電控制。延時保壓，軟體再對第n路中放氣閥3進行上電控制，並檢測A/D轉換器9輸出的信號，將測定的實際壓力傳感器5值送顯示控制電路13顯示，直到壓力降到大氣壓力時，再對第n路中放氣閥3進行掉電控制。延時後，氣路標誌號n加一，判斷是否完成一個周期(n＝4)，未完成(n＜4)則對下一路進行相同操作。當軟體對三個氣路進行完一邊操作(n＝4)後，循環周期符號m減一，檢測循環周期符號m是否等於0。如果等於0，則程序返回，否則程序進入下一周期運行，再對第一路進行操作。
在圖5為控制部分的電路圖，各電路元器件及工作原理如下單片機系統電路11核心為AT89C52，其基本單元還包括12MHZ晶體諧振器。通過控制引腳和I/O口引腳，來讀取和控制各個分支電路。鍵盤控制電路12該儀器一共有4個按鍵---執行閱鍵、設置鍵、上升鍵、下降鍵。為節省I/O採用2×2結構，當鍵盤沒有鍵閉合時，所有的行線和列線斷開。當鍵盤上某一個鍵閉合時，該鍵所對應的行與列短路。行線和列線直接接入單片機的P14～P17口。顯示控制電路13採用6位LED動態顯示，單片機P24～P26接入3～8解碼器74LS138輸入端，輸出6路有用信號再經反向器74LS14及電晶體放大，作為位信號連接LED。單片機P20～P23接入4線-7段解碼器/驅動器74LS247，輸出7路信號作為段碼，連接LED。信號放大電路8儀用放大器採用AD620，將傳感器輸出的信號放大後輸出到AD轉換電路9。AD轉換電路9AD轉換採用AD7706，接受來自信號放大電路8的信號，將轉換後的信號直接輸出到單片機。電源處理電路16採用市電220V供電，變壓器輸出24V、5V、-5V三路。每路再經電橋電路整流，電容濾波後，分別接入穩壓模塊7824、穩壓模塊7805、穩壓模塊7905，輸出電源接入電路，對各器件提供電源。AD轉換電路9的參考電壓由基準穩壓二極體LM336，輸出後再用運算放大器LM324，組成性能良好的穩壓源，對放大電路及AD轉換電路提供可靠的參考電壓，保證轉換精度。蜂鳴報警電路14蜂鳴器由穩壓模塊7805供電，直接和單片機的P06連接，由軟體控制蜂鳴器狀態。EEPROM存儲電路15電路採用X25045，內含4k串行EEPROM，通過與單片機P10～P13連接，能及時將系統各項參數保存，以備系統意外掉點或下次開機再讀取。該晶片內含看門狗電路，外接按扭，提供軟體復位、按扭復位等功能。傳感器接口電路7傳感器採用摩託羅拉MPX10，其電源由穩壓電源提供，再經電壓跟隨器LM324，對前向電路進行隔離。輸出信號直接輸入到電壓放大電路的輸入端。驅動隔離電路10單片機P00～P05經過隔離晶片TLP521-2，再經過驅動晶片ULN2003來控制各路的進氣閥2、放氣閥3。
權利要求
1.一種深靜脈血栓預防儀，其特徵在於包括控制電路和氣動裝置，其中1)控制電路包括單片機系統電路(11)、鍵盤控制電路(12)、顯示控制電路(13)、蜂鳴報警電路(14)、EEPROM存儲電路(15)、電源處理電路(16)、AD轉換電路(9)、隔離驅動電路(10)、信號放大電路(8)、傳感器接口電路(7)；單片機系統電路(11)通過控制引腳和I/O口引腳分別與鍵盤控制電路(12)、顯示控制電路(13)、蜂鳴報警電路(14)、EEPROM存儲電路(15)、電源處理電路(16)、AD轉換電路(9)和隔離驅動電路(10)連接，AD轉換電路(9)依次與信號放大電路(8)和傳感器接口電路(7)連接；2)氣動裝置包括三個獨立的氣路，每一路均具有進氣閥(2)、放氣閥(3)、四通接頭(4)、壓力傳感器(5)和氣囊(6)；四通接頭(4)分別與進氣閥(2)、放氣閥(3)、壓力傳感器(5)和氣囊(6)連接，進氣閥(2)和放氣閥(3)分別接隔離驅動電路(10)，壓力傳感器(5)經傳感器接口電路(7)與電壓放大電路(8)連接，三個進氣閥(2)並聯後接微型空氣泵(1)。
2.根據權利要1所述的一種深靜脈血栓預防儀，其特徵在於所述的單片機系統電路(11)採用AT89C52、AT89C2051或AT89C51；鍵盤控制電路(12)共有4個按鍵，採用2×2結構，行線和列線直接接入單片機的P14～P17口；顯示控制電路(13)採用6位LED動態顯示，單片機P24～P26接入3～8解碼器74LS138輸入端，輸出6路有用信號再經反向器74LS14及電晶體放大，作為位信號連接LED；單片機的P20～P23接入4線-7段解碼器/驅動器74LS247，輸出7路信號作為段碼連接LED；蜂鳴報警電路(14)其蜂鳴器由穩壓模塊7805供電，直接和單片機的P06連接；EEPROM存儲電路(15)為X25045；電源處理電路(16)採用濾波二極體及穩壓模塊7824、穩壓模塊7805、穩壓模塊7905和穩壓模塊LM336提供電源，並採用LM324電路降低電壓，為AD620提供參考電源；AD轉換電路(9)為AD7706；隔離驅動電路(10)為單片機P00～P05經過隔離晶片TLP521-2，再經過驅動晶片ULN2003來控制各路的進氣閥、放氣閥；信號放大電路(8)採用AD620；傳感器接口電路(7)其電源由穩壓電源LM336提供，再經電壓跟隨器LM324，對電源處理電路(16)進行隔離。
3.根據權利要1所述的一種深靜脈血栓預防儀，其特徵在於所述的進氣閥(2)為兩位兩通電磁閥、放氣閥(3)為兩位兩通電磁閥、四通接頭(4)為塑料四通接頭、壓力傳感器(5)為MPX10壓力傳感器。
全文摘要
本發明公開了一種深靜脈血栓預防儀。主要由控制電路、氣動裝置兩部分組成。以嵌入式單片機為控制核心，通過壓力傳感器檢測氣囊中的氣壓，經接口電路將信號傳遞到單片機系統，經過軟體處理後，發出執行信號，通過隔離驅動電路控制進氣閥、放氣閥，按一定規律執行動作，使三個氣囊按規律充、放氣，對病人的下肢施加一定梯度的壓力，以達到醫學上預防DVT的目的。該儀器結構簡單，製造成本低，性能穩定，智能化程度高。
文檔編號A61H9/00GK1623526SQ20041007343
公開日2005年6月8日 申請日期2004年12月11日 優先權日2004年12月11日
發明者顧大強, 聞春敖, 陳仙明 申請人:浙江大學