CN104185327B - 医疗针头销毁装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种医疗针头销毁装置及方法，属于医用机械领域。本发明的目的是提供一种在医护人员进行注射工作的同时对医护工作中所产生的废弃针头进行自动收集和销毁处理的医疗针头销毁装置及方法。本发明的外壳内部上端安装有坩埚，坩埚的上口对应有针头的入口夹，在入口夹上安装有光电传感器和控制入口夹收缩的入口夹步进电机；在坩埚外壁上缠绕有感应线圈；在坩埚的上固定安装有齿轮，齿轮与电机的轴啮合；坩埚下端的出口安装有带热电偶的截止阀，对应坩埚下端的出口处安装有集物瓶，集物瓶外安装有冷却装置。本发明高效节能，体积小，容易携带，操作过程简单、直观、易掌握，采用模块化设计，维护方便。

Description

医疗针头销毁装置及方法

技术领域

本发明属于医用机械领域。

背景技术

当今一些落后地区对于医疗针头的回收和处理，仍旧采取就地销毁或掩埋等方式，易造成疾病传播和污染环境。尤其在非洲国家，贫穷落后、卫生知识缺乏，经常有人把用过的针头拾回再用，很容易导致艾滋病、埃博拉等病毒的蔓延。目前，已有的注射器针头销毁装置大多以分散收集、集中销毁方式为主，这种销毁设备一般体积大、成本高、能耗大、且不能随意移动、操作不方便。

人们己经发明了一些方法来解决医疗针头处理问题，现有的针头销毁装置大致可概括为以下几类:

1、机械销毁针头装置，采用研磨、加热弯曲、切割等机械方法切割针头，如专利CN201020114686、CN200920214421、CN200820224912等所描述的。这类方法的优点是体积小、成本低、便与携带；其缺点在于，一方面处理后还会留有锋利的金属部分，另一方面切割部分以及剩余的残留部分仍具有携带病原体的可能性，存在传染风险。

2、大电流销毁针头装置，LawrenceE.Guerra在专利US6649857B1中将针头作为短路负载，利用短路产生的大电流使针头融化回收处理，王文林在专利CN200420079494中采用瞬间放电原理融化针头，刘宇松在专利CN200420016390中也采用电流将针头融化。这类方法的优点在于大电流使针头产生高温，融化针头的同时，起到灭菌效果，而且该设备小，便于携带；缺点在于大电流的产生需要额外的电力保证。

3、焚化销毁针头装置，氢氧炉、油气炉等方式加热收集后的针头，体积大、成本高，一般安装位置固定，不能移动，只能采取集中销毁方式，在收集过程中存在二次污染的可能性。

4、湿法销毁针头装置，采用化学试剂集中销毁，成本高、化学药剂用量大，浸出液及残渣具有腐蚀性和毒性，很难回收所有金属，污染环境，危害人身健康等。

发明内容

本发明的目的是提供一种在医护人员进行注射工作的同时对医护工作中所产生的废弃针头进行自动收集和销毁处理的医疗针头销毁装置及方法。

本发明的外壳内部上端安装有坩埚，在坩埚外壁上缠绕有感应线圈；坩埚下端的出口安装有带热电偶的截止阀；对应坩埚下端的出口处安装有集物瓶，集物瓶外安装有冷却装置；坩埚的上口对应有插入针头的入口夹，在入口夹上安装有光电传感器和控制入口夹收缩的入口夹步进电机；在坩埚上固定安装有齿轮，齿轮与电机的轴啮合；其中入口夹的结构是：入口夹分为两部分固定侧和活动侧，固定侧固定在外壳上，活动侧固定安装有齿条，齿条的齿与入口夹步进电机轴上的齿啮合，在入口夹的固定侧和活动侧内侧固定安装有橡胶垫。

本发明医疗针头销毁装置的电控系统，控制器的面板上有显示器、启动按钮、开始销毁按钮、复位按钮；其电路原理是：

感应线圈的驱动电路：J11就是控制板中继电器HF32FA的输出端；变压器右端接入的是由二极管构成的全桥整流电路，H桥逆变电路Q1到Q4是四个MOSFET，与MOSFET并联的C1到C4和D1到D4分别是四个谐振极电容和四个续流二极管，Q1_IN到Q4_IN是四个插针与Q1到Q4的栅极相连，外接单片机的控制引脚PA3、PA4、PA14、PA13；

STM32单片机的最小系统：STM32单片机的最小系统和热电偶温度转换芯片MAX6675连接，MAX6675的SO、CS、SCK分别接单片机的PA0、PC1、PA2；VCC接VCC3.3，GND接地，T+、T-与显示屏接口电路中热电偶接入模块J1中的IN+、IN-相连；

入口夹处步进电机和继电器的驱动电路：U1是达林顿管ULN2003，1脚、2脚、3脚、4脚接单片机PC4、PC5、PA6、PA7，输出端OUT_A、OUT_B、OUT_C、OUT_D与显示屏接口电路中外接步进电机模块J17中2、3、4、5相连，U1的5脚接单片机的PC2，12脚接NPN三极管Q6的基极，Q6的发射极接地，集电极串联HF32FA继电器，继电器输出端接插针J13，J13外接感应线圈驱动电路中的J11；

坩埚旋转电机的驱动电路：OUT_M2接单片机的PA1，它通过R9接三极管Q5的基极，Q5的集电极通过R10接VCC3.3，发射极接地，Q5的集电极和发射极分别接AQY272光电隔离模块U15的输入端1脚和2脚，U15的输出端3脚接地，4脚接J7的2脚，J7的1脚接24V；J7是有两个脚的插针，其外接直流坩埚旋转电机；

市电220V转直流24V的转换电路：S1接市电，并且接入变压器的高压侧，变压器低压侧接全桥整流的AC，将V+和V-接入稳压芯片7824的输入端和地，在7824的输出端得到直流的24V电源；

24V转5V的转换电路：U2是一个开关型降压稳压器LM2576S-5.0，经滤波后的24V电压接到U1的输入端1脚，U2的0脚、3脚、5脚接地，把U2的输出端2脚与地串联一个整流二极管D8，再将2脚接入电感L1，U2的4脚接到L1和C25之间；

5V变3.3V的转换电路：U3为正向低压降压稳压器AMS1117，输入3脚与5V相连，1脚接地，0脚和2脚短接输出3.3V电压；

液晶屏ILI9320的接口电路：J10是一个共34引脚的双排插针，外接ILI9320；J10的1、2、3、4脚连单片机的PC9、PC8、PC7、PC6，5脚RESET连单片机的7脚NSET，6脚到21脚连单片机的PB0到PB15，22脚接地，23脚接单片机PC10，24脚接VCC3.3V并且与22脚相连，C34和R19连到单片机的PC3，33脚接PC13，34脚接PA5；

接口模块：J1内部与STM32的最小系统中MAX6675的2脚和3脚相连，J2的2脚外接光电传感器输入内接单片机PC0，3脚接VCC3.3；J4是按键输入，1脚接VCC3.3，2脚内接单片机PA8外接启动按键，3脚内接单片机PA15外接销毁按键，4脚内接单片机PD2外接复位按键，5脚接地；J16是逆变控制信号输出模块，1脚、2脚、3脚、4脚内接单片机的PA3、PA4、PA14、PA13，外接高频线圈的驱动电路中J14中的1脚、2脚、3脚、4脚；J17外接步进电机，1脚接5V，2脚、3脚、4脚、5脚内接驱动电路步进电机和继电器的驱动电路中U1的16脚、15脚、14脚、13脚，外接接步进电机的四个控制端。

本发明医疗针头销毁装置的销毁方法是：按下启动按钮后，控制板上电工作，当光电传感器检测到针头插入，将信号传送到带有单片机的控制板中，单片机发出控制命令给驱动电路控制步进电机，使入口夹运作，将针头在入口处夹住；

此时拔出注射器，单片机经过延时控制步进电机使入口夹松开，从而针头掉入坩埚中；

与此同时单片机会将针头计数值加1，并显示到显示屏上；

当坩埚中针头个数达到一定数量或当前时刻已完成注射工作，操作者可以按下控制板上的开始销毁按钮；

当按下销毁按钮后，控制板中单片机给继电器发出命令使继电器导通，再经过高频线圈的驱动电路的全桥整流、H桥变频逆变和变压器的降压使感应线圈通电；

高频线圈的驱动电路中的Q1_IN到Q4_IN和单片机中的Q1到Q4相连，单片机通过入口处光电传感器的计数值确定能耗水平，来控制Q1到Q4的开通和关断，以达到控制高频线圈频率，从而节省能源的目的；

与此同时，单片机发出PWM驱动脉冲，通过旋转坩埚直流电机的驱动电路中的驱动电路使旋转电机得电，电机通过齿轮带动坩埚旋转；

坩埚中注射器针头上的金属在电磁感应作用下感应发热，并在旋转状态下紧贴坩埚内壁，使加热效果更加突出，针头达到熔点后呈熔融状态；

在坩埚和截止阀接触的地方安装热电偶，用于检测针头熔融状态，检测到的温度传送给单片机，并由显示屏显示；

其中热电偶的温度信息由芯片MAX6675进行转换后传送给单片机；

在控制板的单片机数据备份区内设置针头熔点信息，当温度达到针头熔点并且持续30S；

为使熔融针头顺利流入集物瓶，控制板改变PWM占空比，使电机速度下降并打开截止阀；

熔融针头顺腔体内壁流入集物瓶中，经冷却装置冷却，此时等待2分钟；

待冷却完全，单片机关闭控制线圈驱动电路的继电器、停止旋转电机、关闭截止阀，并在显示器上显示“本次销毁已结束”；

此时，若仍有销毁任务，应按下复位按钮，单片机中的针头计数值将清零，光电传感器继续扫描是否有针头插入；若无其他销毁任务，则应关闭系统电源开关。

本发明的有益效果为：

1.高效节能，针头在磁场中自身产生热量，属直接加热方式，无需借助传热介质来进行热传递，并实现快速加热；更为重要的，本发明处理器根据针头计数值来评价待加热能耗水平，计算高频线圈的驱动频率，避免了不必要的浪费。

2.体积小、容易携带、远离高压触电可能，方便医护人员在注射过程结束后直接回收针头并处理，降低了二次污染的可能性。

3.操作过程简单、直观、易掌握，可通过观察控制板显示器的状态提示清楚地了解针头销毁进度。

4.环境污染小，避免了以往湿法销毁中化学药剂消耗量大、残留腐蚀性和毒性，改善了操作人员的工作环境，利于身心健康。

5.采用模块化设计，维护方便。

附图说明

图1是本发明结构示意图；

图2是本发明电控面板图；

图3是本发明感应线圈驱动电路原理图；

图4是本发明单片机最小系统；

图5是本发明STM32单片机引脚图；

图6是本发明热电偶温度转换芯片电路图；

图7是本发明步进电机和继电器的驱动电路图；

图8是本发明旋转坩埚直流电机的驱动电路图；

图9是本发明市电220V变直流24V的转换电路图；

图10是本发明24V变5V的转换电路图；

图11是本发明5V变3.3V的转换电路图；

图12是本发明显示屏接口电路图；

图13是本发明单片机与外围设备的接口电路图；

图14是本发明入口夹结构图。

具体实施方式

本发明的外壳17内部上端安装有坩埚5，在坩埚5外壁上缠绕有感应线圈6；坩埚5下端的出口安装有带热电偶10的截止阀9；对应坩埚5下端的出口处安装有集物瓶11，集物瓶11外安装有冷却装置12；坩埚5的上口对应有插入针头1的入口夹2，在入口夹2上安装有光电传感器4和控制入口夹2收缩的入口夹步进电机3；在坩埚5的上固定安装有齿轮7，齿轮7与电机8的轴啮合；其中入口夹2的结构是：入口夹2分为两部分固定侧24和活动侧23，固定侧24固定在外壳17上，活动侧23固定安装有齿条22，齿条22的齿与入口夹步进电机3轴上的齿啮合，在入口夹2的固定侧24和活动侧23内侧固定安装有橡胶垫21。当步进电机正向旋转，电机上的齿轮和条形齿轮咬合带动入口夹活动侧向固定侧移动，从而夹住插进来的针头；同理，步进电机反向旋转，入口夹松开针头，针头落入坩埚中。

本发明医疗针头销毁装置的电控系统：控制器13的面板上有显示器14、启动按钮15、开始销毁按钮16、复位按钮18；其电路原理是：

感应线圈的驱动电路：J11就是控制板中继电器HF32FA的输出端；变压器右端接入的是由二极管构成的全桥整流电路，H桥逆变电路Q1到Q4是四个MOSFET，与MOSFET并联的C1到C4和D1到D4分别是四个谐振极电容和四个续流二极管，Q1_IN到Q4_IN是四个插针与Q1到Q4的栅极相连，外接单片机的控制引脚PA3、PA4、PA14、PA13；

STM32单片机的最小系统：STM32单片机的最小系统和热电偶温度转换芯片MAX6675连接，MAX6675的SO、CS、SCK分别接单片机的PA0、PC1、PA2；VCC接VCC3.3，GND接地，T+、T-与显示屏接口电路中热电偶接入模块J1中的IN+、IN-相连；

入口夹处步进电机和继电器的驱动电路：U1是达林顿管ULN2003，1脚、2脚、3脚、4脚接单片机PC4、PC5、PA6、PA7，输出端OUT_A、OUT_B、OUT_C、OUT_D与显示屏接口电路中外接步进电机模块J17中2、3、4、5相连，U1的5脚接单片机的PC2，12脚接NPN三极管Q6的基极，Q6的发射极接地，集电极串联HF32FA继电器，继电器输出端接插针J13，J13外接感应线圈驱动电路中的J11；

坩埚旋转电机的驱动电路：OUT_M2接单片机的PA1，它通过R9接三极管Q5的基极，Q5的集电极通过R10接VCC3.3，发射极接地，Q5的集电极和发射极分别接AQY272光电隔离模块U15的输入端1脚和2脚，U15的输出端3脚接地，4脚接J7的2脚，J7的1脚接24V；J7是有两个脚的插针，其外接直流坩埚旋转电机；

市电220V转直流24V的转换电路：S1接市电，并且接入变压器的高压侧，变压器低压侧接全桥整流的AC，将V+和V-接入稳压芯片7824的输入端和地，在7824的输出端得到直流的24V电源；

24V转5V的转换电路：U2是一个开关型降压稳压器LM2576S-5.0，经滤波后的24V电压接到U1的输入端1脚，U2的0脚、3脚、5脚接地，把U2的输出端2脚与地串联一个整流二极管D8，再将2脚接入电感L1，U2的4脚接到L1和C25之间；

5V变3.3V的转换电路：U3为正向低压降压稳压器AMS1117，输入3脚与5V相连，1脚接地，0脚和2脚短接输出3.3V电压；

液晶屏ILI9320的接口电路：J10是一个共34引脚的双排插针，外接ILI9320；J10的1、2、3、4脚连单片机的PC9、PC8、PC7、PC6，5脚RESET连单片机的7脚NSET，6脚到21脚连单片机的PB0到PB15，22脚接地，23脚接单片机PC10，24脚接VCC3.3V并且与22脚相连，C34和R19连到单片机的PC3，33脚接PC13，34脚接PA5；

接口模块：J1内部与STM32的最小系统中MAX6675的2脚和3脚相连，J2的2脚外接光电传感器输入内接单片机PC0，3脚接VCC3.3；J4是按键输入，1脚接VCC3.3，2脚内接单片机PA8外接启动按键，3脚内接单片机PA15外接销毁按键，4脚内接单片机PD2外接复位按键，5脚接地；J16是逆变控制信号输出模块，1脚、2脚、3脚、4脚内接单片机的PA3、PA4、PA14、PA13，外接高频线圈的驱动电路中J14中的1脚、2脚、3脚、4脚；J17外接步进电机，1脚接5V，2脚、3脚、4脚、5脚内接驱动电路步进电机和继电器的驱动电路中U1的16脚、15脚、14脚、13脚，外接接步进电机的四个控制端。

本发明医疗针头销毁装置的销毁方法是：按下启动按钮15后，控制板13上电工作，当光电传感器4检测到针头插入，将信号传送到带有单片机的控制板13中，单片机发出控制命令给驱动电路控制步进电机3，使入口夹运作，将针头在入口处夹住；

此时拔出注射器，单片机经过延时控制步进电机3使入口夹松开，从而针头掉入坩埚5中；

与此同时单片机会将针头计数值加1，并显示到显示屏上；

当坩埚5中针头个数达到一定数量或当前时刻已完成注射工作，操作者可以按下控制板13上的开始销毁按钮16；

当按下销毁按钮后，控制板中单片机给继电器发出命令使继电器导通，再经过高频线圈的驱动电路的全桥整流、H桥变频逆变和变压器的降压使感应线圈6通电；

高频线圈的驱动电路中的Q1_IN到Q4_IN和单片机中的Q1到Q4相连，单片机通过入口处光电传感器4的计数值确定能耗水平，来控制Q1到Q4的开通和关断，以达到控制高频线圈频率，从而节省能源的目的；

与此同时，单片机发出PWM驱动脉冲，通过旋转坩埚直流电机的驱动电路中的驱动电路使旋转电机8得电，电机通过齿轮7带动坩埚5旋转；

坩埚5中注射器针头1上的金属在电磁感应作用下感应发热，并在旋转状态下紧贴坩埚5内壁，使加热效果更加突出，针头达到熔点后呈熔融状态；

在坩埚5和截止阀9接触的地方安装热电偶10，用于检测针头熔融状态，检测到的温度传送给单片机，并由显示屏14显示；

其中热电偶10的温度信息由芯片MAX6675进行转换后传送给单片机；

在控制板的单片机数据备份区内设置针头熔点信息，当温度达到针头熔点并且持续30S；

为使熔融针头顺利流入集物瓶11，控制板改变PWM占空比，使电机8速度下降并打开截止阀9；

熔融针头顺腔体内壁流入集物瓶11中，经冷却装置12冷却，此时等待2分钟；

待冷却完全，单片机关闭控制线圈驱动电路的继电器、停止旋转电机8、关闭截止阀9，并在显示器上显示“本次销毁已结束”；

此时，若仍有销毁任务，应按下复位按钮，单片机中的针头计数值将清零，光电传感器继续扫描是否有针头插入；若无其他销毁任务，则应关闭系统电源开关。

以下结合附图对本发明做进一步描述：

图2~10中各功能模块具体实施电路如下：

（1）、图3为感应线圈的驱动电路，图中S是接入的220V市电，它经过F1保险丝的保护与变压器相连，变压器功率P=400W、效率为0.9。J11控制是否连接，J11就是控制板中继电器HF32FA的输出端。变压器右端接入的是由二极管构成的全桥整流电路，整流电路右端并联一个滤波稳压电容C，它是1000uF/450V的铝电解电容，与它并联的是一个R=30KΩ的平衡电阻。接下来是一个H桥逆变电路，Q1到Q4是四个MOSFET，它们的开通和关断由单片机控制，与MOSFET并联的C1到C4和D1到D4分别是四个谐振极电容和四个续流二极管。图中C5是一个匹配谐振电容，大小为1000pF，与隔离降压变压器相连，变压器降压端连接感应线圈。图下方的Q1_IN到Q4_IN是四个插针与Q1到Q4的栅极相连，外接单片机的控制引脚PA3、PA4、PA14、PA13。

（2）、图5是STM32单片机的最小系统以及它和热电偶温度转换芯片MAX6675的连接图。MAX6675的SO、CS、SCK分别接单片机的PA0、PC1、PA2。VCC接VCC3.3，GND接地，它俩由电容C13连接。T+、T-与热电偶接入模块J1中的IN+、IN-相连。

（3）、图7是入口夹处步进电机和继电器的驱动电路。U1是达林顿管ULN2003，其COM接5V并与地串联一个0.1uF的滤波电容C16，GND接地，1脚、2脚、3脚、4脚接单片机PC4、PC5、PA6、PA7，输出端OUT_A、OUT_B、OUT_C、OUT_D与外接步进电机模块J17中2、3、4、5相连。U1的5脚接单片机的PC2，12脚接NPN三极管Q6的基极，Q6的发射极接地，集电极串联HF32FA继电器，继电器上接5V切并联一个续流二极管D11，继电器输出端接插针J13，J13外接J11。

（4）、图8是坩埚旋转电机的驱动电路。OUT_M2接单片机的PA1，它通过R9接三极管Q5的基极，Q5的集电极通过R10接VCC3.3，发射极接地，R9和R10是两个保护电阻分别为5K和10K。Q5的集电极和发射极分别接AQY272光电隔离模块U15的输入端1脚和2脚，U15的输出端3脚接地，4脚接J7的2脚，J7的1脚接24V。J7是有两个脚的插针，它外接直流坩埚旋转电机。

（5）、图9是一个市电220V转直流24V的转换电路。S1就是接入的220V市电，其串联一个额定电流1A的保险丝F3，并且接入变压器的高压侧，变压器匝数比为62:5。变压器低压侧接全桥整流的AC，全桥整流的输出端V+和V-并联一个保护电阻R和滤波电容C12，R为30K、C12为430uF。然后将V+和V-接入稳压芯片7824的输入端和地，7824的输出和地再并联两个滤波电容C14、C15，就可以在7824的输出端得到直流的24V电源，其中C14、C15为0.1uF和330uF。

（6）、图10是24V转5V的转换电路。24VIN是电路的输出直流24V电压，24VIN下接二极管D7，与D7串联的是一个保险丝F1，F1右端与地之间连建一个470uF/35V的铝电解电容C11。图中U2是一个开关型降压稳压器LM2576S-5.0，将滤波后的24V电压接到U1的输入端1脚，U2的0脚、3脚、5脚接地，把U2的输出端2脚与地串联一个整流二极管D8，再将2脚接入一个100uH的电感L1，L1另一端与地之间接一个330uF的滤波电容C25，最后把U2的4脚接到L1和C25之间，此时就可以在L1、U2的4脚、C25的连接点得到稳定的直流5V电压。

（7）、图11是5V变3.3V的转换电路。图中5V是图7的输出电压，先将5V与地接入两个滤波电容C6和C7，它们分别为330uF和0.1uF。U3为正向低压降压稳压器AMS1117，输入3脚与5V相连，1脚接地，0脚和2脚短接输出3.3V电压。把U3的0脚2脚短接点与地接入一个15uF的滤波电容C8，在接一个保护电阻R1，将R1另一端与地之间连接两个滤波电容C9和C10，大小分别为1uF和0.1uF，这样就得到了3.3V的稳定直流电压。

（8）、图12是液晶屏ILI9320的接口电路，J10是一个共34引脚的双排插针，外接ILI9320。J10的1、2、3、4脚连单片机的PC9、PC8、PC7、PC6，5脚RESET连单片机的7脚NSET，6脚到21脚连单片机的PB0到PB15，22脚接地，23脚接单片机PC10，24脚接VCC3.3V并且通过10nF的电容C36与22脚相连，25脚接VCC3.3，26脚接地，27脚接地并与31脚通过电容C34和电阻R19相连，在C34和R19的连接点引出连一个4.7KΩ的电阻R18，再将R18另一端连到单片机的PC3，28脚接5V并与26脚通过1nF的电容C35相连，29脚、30脚接PA11、PA12，32悬空，33脚接PC13，34脚接PA5。

（9）、图13是接口模块，它们都是不同引脚的插针。J1内部与MAX6675的2脚和3脚相连，外接热电偶。J2的1脚接地，2脚外接光电传感器输入内接单片机PC0，3脚接VCC3.3。J4是按键输入，1脚接VCC3.3，2脚内接单片机PA8外接启动按键，3脚内接单片机PA15外接销毁按键，4脚内接单片机PD2外接复位按键，5脚接地。J16是逆变控制信号输出模块，1脚、2脚、3脚、4脚内接单片机的PA3、PA4、PA14、PA13，外接J14中的1脚、2脚、3脚、4脚。J17外接步进电机，1脚接5V，2脚、3脚、4脚、5脚内接驱动电路U1的16脚、15脚、14脚、13脚，外接接步进电机的四个控制端。

控制流程如下：

1.将各部分安装好，按控制板启动按钮整个装置开始工作，将经过废旧注射器插入坩埚的入口夹内，夹紧后拔出注射器，针头落入坩埚中。

2.当坩埚中针头积攒到一定数目就可以按下控制板上的开始销毁按钮，此时感应线圈、电机、热电偶、冷却装置、截止阀等都在控制板的命令下开始工作，工作人员只需等待工作销毁。

3.当温度达到针头熔点并且持续30S，为使熔融针头顺利流入集物瓶，控制板发出命令使电机速度下降并打开截止阀。熔融的针头顺腔体内壁流入集物瓶中，经冷却装置冷却，此时可以等待一段时间等待冷却完全，单片机经过延时关闭控制线圈驱动电路的继电器（图4）、停止旋转电机、关闭截止阀，此时若想继续销毁针头则可以按下复位按钮，单片机中的针头计数值将清零，光电传感器继续扫描是否有针头插入。如果销毁结束则可以拔下系统电源关闭装置。

Claims (3)

1.一种医疗针头销毁装置，外壳（17）内部上端安装有坩埚（5），在坩埚（5）外壁上缠绕有感应线圈（6）；坩埚（5）下端的出口安装有带热电偶（10）的截止阀（9）；对应坩埚（5）下端的出口处安装有集物瓶（11），集物瓶（11）外安装有冷却装置（12）；其特征在于：坩埚（5）的上口对应有插入针头（1）的入口夹（2），在入口夹（2）上安装有光电传感器（4）和控制入口夹（2）收缩的入口夹步进电机（3）；在坩埚（5）上固定安装有齿轮（7），齿轮（7）与电机（8）的轴啮合；其中入口夹（2）的结构是：入口夹（2）分为固定侧（24）和活动侧（23）两部分，固定侧（24）固定在外壳（17）上，活动侧（23）固定安装有齿条（22），齿条（22）的齿与入口夹步进电机（3）轴上的齿啮合，在入口夹（2）的固定侧（24）和活动侧（23）内侧均固定安装有橡胶垫（21）。

2.权利要求1所述医疗针头销毁装置的电控系统，其特征在于：控制器（13）的面板上有显示器（14）、启动按钮（15）、开始销毁按钮（16）、复位按钮（18）；其电路原理是：

感应线圈的驱动电路：J11就是控制板中继电器HF32FA的输出端；变压器右端接入的是由二极管构成的全桥整流电路，H桥逆变电路第一场效晶体管（Q1）到第四场效晶体管（Q4）是四个MOSFET，与MOSFET并联的C1到C4和D1到D4分别是四个谐振极电容和四个续流二极管，第一号针（Q1_IN）、第二号针（Q2_IN）、第三号针（Q3_IN）、第四号针（Q4_IN）是四个插针分别与第一场效晶体管（Q1）、第二场效晶体管（Q2）、第三场效晶体管（Q3）、第四场效晶体管（Q4）的栅极相连，并分别与单片机的控制引脚PA3脚、PA4脚、PA14脚、PA13脚相连；

STM32单片机的最小系统：STM32单片机的最小系统和热电偶温度转换芯片MAX6675连接，MAX6675的SO、CS、SCK分别依次接单片机的PA0脚、PC1脚、PA2脚；VCC接VCC3.3，GND接地，T+、T-与显示屏接口电路中热电偶依次分别接入第一接口模块（J1）中的IN+、IN-；

入口夹处步进电机和继电器的驱动电路：U1是达林顿管ULN2003，1脚、2脚、3脚、4脚分别与单片机PC4脚、PC5脚、PA6脚、PA7脚相连，输出端第一端（OUT_A）、第二端（OUT_B）、第三端（OUT_C）、第四端（OUT_D）分别与显示屏接口电路中外接步进电机第十七接口模块（J17）中2、3、4、5相连，达林顿管（U1）的5脚接单片机的PC2脚，12脚接NPN三极管Q6的基极，Q6的发射极接地，集电极串联HF32FA继电器，继电器输出端接插针J13，J13外接感应线圈驱动电路中的J11；

坩埚旋转电机的驱动电路：OUT_M2接单片机的PA1脚，它通过R9接三极管Q5的基极，Q5的集电极通过R10接VCC3.3，发射极接地，Q5的集电极和发射极分别接AQY272光电隔离模块（U15）的输入端1脚和2脚，光电隔离模块（U15）的输出端3脚接地，4脚接J7的2脚，J7的1脚接24V；J7是有两个脚的插针，其外接直流坩埚旋转电机；

市电220V转直流24V的转换电路：S1接市电，并且接入变压器的高压侧，变压器低压侧接全桥整流的AC，将V+和V-分别与稳压芯片7824的输入端和地相连，在7824的输出端得到直流的24V电源；

24V转5V的转换电路：U2是一个开关型降压稳压器LM2576S-5.0，经滤波后的24V电压接到达林顿管（U1）的输入端1脚，开关型降压稳压器（U2）的0脚、3脚、5脚接地，把开关型降压稳压器（U2）的输出端2脚与地串联一个整流二极管D8，再将2脚接入电感（L1），开关型降压稳压器（U2）的4脚接到电感（L1）和第二十五电容器（C25）之间；

5V变3.3V的转换电路：U3为正向低压降压稳压器AMS1117，输入3脚与5V相连，1脚接地，0脚和2脚短接输出3.3V电压；

液晶屏ILI9320的接口电路：J10是一个共34引脚的双排插针，外接ILI9320；J10的1、2、3、4脚分别与单片机的PC9脚、PC8脚、PC7脚、PC6脚相连，5脚RESET连单片机的7脚NSET，6脚到21脚连单片机的PB0到PB15，22脚接地，23脚接单片机PC10脚，24脚接VCC3.3V并且与22脚相连，C34和R19连到单片机的PC3脚，33脚接PC13脚，34脚接PA5脚；

接口模块：第一接口模块（J1）内部与STM32的最小系统中MAX6675的2脚和3脚相连，J2的2脚外接光电传感器输入内接单片机PC0脚，3脚接VCC3.3；J4是按键输入，1脚接VCC3.3，2脚内接单片机PA8脚外接启动按键，3脚内接单片机PA15脚外接销毁按键，4脚内接单片机PD2外接复位按键，5脚接地；J16是逆变控制信号输出模块，1脚、2脚、3脚、4脚分别与单片机的PA3脚、PA4脚、PA14脚、PA13脚相连，并分别与高频线圈的驱动电路中J14中的1脚、2脚、3脚、4脚相连；第十七接口模块（J17）外接步进电机，1脚接5V，2脚、3脚、4脚、5脚分别与步进电机和继电器的驱动电路中达林顿管（U1）的16脚、15脚、14脚、13脚相连。

3.权利要求1所述医疗针头销毁装置的销毁方法，其特征在于：按下启动按钮（15）后，控制板（13）上电工作，当光电传感器（4）检测到针头插入，将信号传送到带有单片机的控制板（13）中，单片机发出控制命令给驱动电路控制步进电机（3），使入口夹运作，将针头在入口处夹住；

此时拔出注射器，单片机经过延时控制步进电机（3）使入口夹松开，从而针头掉入坩埚（5）中；

与此同时单片机会将针头计数值加1，并显示到显示屏上；

当坩埚（5）中针头个数达到一定数量或当前时刻已完成注射工作，操作者可以按下控制板（13）上的开始销毁按钮（16）；

当按下销毁按钮后，控制板中单片机给继电器发出命令使继电器导通，再经过高频线圈的驱动电路的全桥整流、H桥变频逆变和变压器的降压使感应线圈（6）通电；

高频线圈的驱动电路中的第一号针（Q1_IN）到第四号针（Q4_IN）和单片机中的第一场效晶体管（Q1）到第四场效晶体管（Q4）依次相连，单片机通过入口处光电传感器（4）的计数值确定能耗水平，来控制第一场效晶体管（Q1）到第四场效晶体管（Q4）的开通和关断，以达到控制高频线圈频率，从而节省能源的目的；

与此同时，单片机发出PWM驱动脉冲，通过旋转坩埚直流电机的驱动电路中的驱动电路使旋转电机（8）得电，电机通过齿轮（7）带动坩埚（5）旋转；

坩埚（5）中注射器针头(1)上的金属在电磁感应作用下感应发热，并在旋转状态下紧贴坩埚（5）内壁，使加热效果更加突出，针头达到熔点后呈熔融状态；

在坩埚（5）和截止阀（9）接触的地方安装热电偶（10），用于检测针头熔融状态，检测到的温度传送给单片机，并由显示屏（14）显示；

其中热电偶（10）的温度信息由芯片MAX6675进行转换后传送给单片机；

在控制板的单片机数据备份区内设置针头熔点信息，当温度达到针头熔点并且持续30S；

为使熔融针头顺利流入集物瓶（11），控制板改变PWM占空比，使电机（8）速度下降并打开截止阀（9）；

熔融针头顺腔体内壁流入集物瓶（11）中，经冷却装置（12）冷却，此时等待2分钟；

待冷却完全，单片机关闭控制线圈驱动电路的继电器、停止旋转电机（8）、关闭截止阀（9），并在显示器上显示“本次销毁已结束”；

此时，若仍有销毁任务，应按下复位按钮，单片机中的针头计数值将清零，光电传感器继续扫描是否有针头插入；若无其他销毁任务，则应关闭系统电源开关。