神州租车：华平投资表明认可，是否重启IPO待定
06-18
为了稳定、准确地排出术后患者腹腔内积聚的各器官分泌物，提出一种基于嵌入式系统的负压吸引器。
系统通过检测患者体内腔压，利用气压传感器、重力传感器、pH传感器、电磁阀、隔膜泵等模块调节负压实现体液引流，并可监测患者体内的各项参数。
实时排出液体。
经测试，该系统能够动态控制负压引流，准确测量排出体液参数，具有稳定可靠的特点。
由于很多患者手术后脏器伤口尚未有效愈合，腹腔内会积聚各种液体。
最常见的是，在临床中，为了保证肠道患者术后能够尽快康复，需要借助引流设备将胃内的低pH消化液排出体外。
目前国内外市场普遍采用一次性负压吸引袋或机械吸引器将体液引流至体外。
但该方法产生的负压不稳定，吸气压力可能变化较大，导致负压吸气效果不理想。
同时，一次性负压吸引袋的后期垃圾处理也比较复杂。
如果处理不当，很容易造成更大的污染。
最重要的是，传统方法的气密性并不理想，很容易造成倒流，造成患者的继发感染。
相比之下，嵌入式系统通过检测内腔压力来控制引流，可以动态控制负压，还可以实时监测患者体液的各项参数，稳定性好。
它还具有自动清洗功能，操作方便。
它可以在液晶屏上显示良好的界面，并实时更新患者排出体液的PH值、体积、流量、质量等参数。
同时，该系统提供了友好的操作界面。
医护人员可以通过选择不同的手术类型来设定负压引流的类型。
为了保证患者的安全，系统还可以检测异常情况，产生报警信号，并及时将报警信息通过网络传输至急救中心。
？指数。
灭菌缓冲液接口：流经该接口的患者腔内液体经过前级灭菌、过滤和隔离。
气压检测模块：通过测量检测容器内的气压，获得与管子连接的患者体内的压力。
缓冲容器：用于装载患者在一个周期内分泌的体液。
此级别的缓冲主要用于检测当前流量。
容器装载在重力检测模块上，可以精确测量缓冲容器前后的质量变化，从而获得排出液体的质量。
然后利用人体的体液参数来计算患者排出的体液量。
连接缓冲容器的气囊：用于防止容器内部压力过高。
隔膜泵：一种离心水泵，适用于输送强腐蚀性、固液两相介质。
也是目前世界上最先进的泥浆输送设备。
由于患者的术后废液可能含有较复杂的成分（例如泄漏的消化液）并且有时具有较低的pH值，因此隔膜泵是该系统的最佳选择。
电磁阀：气密性好，可防止微量泄漏，起到二级保护作用。
在隔膜泵完全打开并开始工作之前，后级的压力可能会暂时大于前级的压力。
在这种情况下，电磁阀的使用可以防止后级的液体倒流到前级并进入患者体内，有效保护患者的健康。
吸收容器：内含弱碱性吸收剂，能有效吸收缓冲容器中的体液，中和酸性。
2 系统硬件设计 负压吸引器系统主要由机械引流模块、电源驱动电路、传感器检测模块、电源管理模块、人机交互模块、报警模块和主控模块组成。
系统框图如图2所示。
2.1机械部分设计主要由隔膜泵、电磁阀、计量液体收集瓶（缓冲容器）、支架和连接导管组成。
根据现有科学研究数据，胃肠手术后患者进行负压引流时的最佳负压为-7～-5kPa。
该系统使用横截面积约为24cm2的容器。
使用P09A12R隔膜泵，至少-7 kPa负压。
电磁阀采用BOSUN-2W25-DC12V型电磁阀，气密性好。
经过测试，使用这两款隔膜泵和电磁阀可以实现最大8mL/s的提取速度，完全有能力提取患者体液。
2.2 动力驱动部分设计 负责执行主控模块对机械部分隔膜泵和电磁阀的控制。
同时也起到隔离控制模块和机械模块的作用，防止强电流串扰和弱电流破坏控制电路。
采用4个NPN型MOS管IRF（Vdss=55V，导通电阻Rds=0.8mΩ，极限电流80A）来驱动隔膜泵和电磁阀，通过IR实现主控模块对薄膜泵和电磁阀的驱动。
MOS管。
2.3传感器检测部分 由称重传感器、表压传感器、pH传感器等传感器元件组成。
主要检测患者的腔压、负压吸引装置产生的负压、体液的抽取速度，以及其他医疗参数（如体液的pN值等）的测量。
载荷传感器设计：压力应变片内部电桥电阻分布可根据外部压力的大小而线性变化。
它是使用 20 kg 压力应变计和信号调理电路来实现的。
变化范围仅为50μV左右。
首先采用精密仪表放大器INA构成前端信号放大，将信号放大5倍。
然后用通用运算放大器LM对信号进行进一步放大和电平调节，使称量的重量在0和g之间变化时，输出电压范围为0。
。
2~2.5V，方便主控模块使用AD采样。
气压传感器设计：气压传感器用于精确测量负压吸引器产生的负压。
采用雅科电子科技公司TTP型气压传感器，桥式硅压阻器件，压力测量范围0~kPa，工作电流0.3mA，输出电压范围0.5~3V，准确率高于1%。
该传感器能够精确测量负压。
pH传感器设计：体液的pH值是医学上的一个重要参数。
准确测量pH值可以有效监测患者的代谢状态。
采用运放CA，综合了高压PMOS管和高压二极管的优点，组成双路高阻差分输入电路，减少共模信号的干扰。
输出电压：V0=(1R4／Rg)·(R3／R2)·(V2-V1)。
同时采用DS18B20数字温度传感器结合软件的设计完成温度补偿，提高测量精度。
pH 计的功耗约为 mW。
测量精度可达±0.01 pH。
2.4控制部分 人机交互模块：用于输入用户指令并显示测量到的体内体液参数。
显示模块采用诺基亚液晶屏实现，与主控模块的通信通过SPI接口实现，具有功耗低、控制方便等优点。
异常报警模块：主要由有源蜂鸣器和NPN晶体管组成。
当主控模块输出报警信号时，对底座施加高电平，有源蜂鸣器发出响亮的报警声，提示医护人员进行相应操作。
主控模块：主要基于STM32，完成本系统系统数据的数据分析、功能控制、显示和反馈处理。
STM32 F是一款32位微控制器，在AD数据采集方面具有极高的精度。
它具有2个12位AD转换器（16通道）、6个PWM输出和7个定时器，足以实现各功能模块的自动控制、信号采集和处理。
3 系统软件设计 本系统软件开发基于Keil for ARM 开发环境完成。
主要用C语言编写。
软件包括各模块的底层驱动以及数据采集和处理。
系统软件流程图如图7所示。
系统上电后初始化，采用定时中断方式扫描按键输入，定期更新并显示当前瓶压、总流量、平均流量、pH值等参数在液晶屏上显示。
这部分程序位于中断函数中，在流程图的主要部分中已被省略。
系统工作前，医护人员必须选择器官手术的类型。
系统会根据负压排水所需的阈值压力，每30s检测一次检测容器的气压，并动态控制隔膜泵进行排水，确保瓶内液体处于稳定的负压。
当瓶内气压大于阈值气压时，系统依次打开隔膜泵1和电磁阀1，防止瞬间倒流。
当液体被泵入缓冲容器时，STM32使用12位AD对负载传感器模块输出的信号进行采样并计算出每次注入的体液质量，并计算出人体所占的体积体液。
最后控制后级隔膜泵2和电磁阀2将称量好的体液注入吸收容器中。
并且累计计算吸收容器吸收液体的体积，可以及时提醒医护人员后续更换吸收剂。
4 系统测试 4.1 气压传感器压力测试 排水压力测试结果见表1。
4.2 液位流量测试排水流量测试结果见表1 2、综上可知，压测模块的平均误差为0.52%，满足设备的要求。
流量检测模块的平均误差为1.9%，满足设备的要求。
5 结论 为了使患者术后能够更安全、方便地引流体液，本文设计并实现了一种“嵌入式术后引流负压吸引装置”。
系统可智能设置负压，并在抽取体液的过程中对患者的身体状况进行必要的检测。
提取的体液在流量、重量、pH值等方面进行精确控制和测量，使体液提取工作高度可靠、方便、易用。
具有广阔的应用前景。
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