CN107300945B - 医用腹腔镜排气可调节式脚踏开关控制器 - Google Patents

医用腹腔镜排气可调节式脚踏开关控制器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种医用腹腔镜排气可调节式脚踏开关控制器。它包括控制单元、供电单元、医用电磁阀和脚踏开关四部分，供电单元与控制单元相连，控制单元与医用电磁阀、脚踏开关相连；所述的控制单元包括电压转换电路、STM32F103微控制器、电磁阀驱动控制电路和脚踏开关信号采集电路，电压转换电路与STM32F103微控制器相连，STM32F103微控制器分别与电磁阀驱动控制电路和脚踏开关信号采集电路相连，电磁阀驱动控制电路与医用电磁阀相连，脚踏开关信号采集电路与脚踏开关相连；所述的医用电磁阀采用智能型比例调节式(卫生级)气动隔膜阀。本发明结构设计合理，稳定可靠，操作方便，维护简单，实用性强。

Description

医用腹腔镜排气可调节式脚踏开关控制器
技术领域
本发明涉及医疗用具技术领域，具体涉及医用腹腔镜排气脚踏开关控制器
背景技术
腹腔镜手术由于具有创伤小、精细操作、恢复快、出血少的优点，在很大程度上代替了传统的开放手术。在国内外综合性大医院，腹腔镜手术比例占到所有手术的50％以上。然而，因为腹腔镜手术超声刀切割止血造成气雾必须及时排出，以免造成术野模糊。目前，临床上通常由一名手术助手专门负责排气，这不仅增加了人手，造成了人力资源的浪费，尤其重要的是，手术助手排气并不能完全达到术者及时排气和保持腹腔内CO2的平衡，会造成手术困难。设计一个由术者脚踏控制的排气开关控制器，由术者控制决定何时排气及自助调节排出多少气雾，方便了术者操作，降低了手术难度，同时减少了一名手术助手，降低了人力成本。综上所述，医用腹腔镜排气可调节式脚踏开关控制器是非常符合临床实际应用需求，具有广阔的应用前景，目前国内外尚无同类发明。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种医用腹腔镜排气可调节式脚踏开关控制器，结构设计合理，稳定可靠，操作方便，维护简单，实用性强。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：医用腹腔镜排气可调节式脚踏开关控制器，包括控制单元、供电单元和医用电磁阀，供电单元与控制单元相连，控制单元与医用电磁阀相连；所述的控制单元包括电压转换电路、STM32F103微控制器、电磁阀驱动控制电路和脚踏开关信号采集电路，电压转换电路与STM32F103微控制器相连，STM32F103微控制器分别与电磁阀驱动控制电路和脚踏开关信号采集电路相连，电磁阀驱动控制电路与医用电磁阀相连，脚踏开关信号采集电路与脚踏开关相连；所述的医用电磁阀采用智能型比例调节式(卫生级)气动隔膜阀，所述的供电单元采用12.6V/5A电源适配器，所述的医用电磁阀还与电磁阀进出气管相连。
本发明具有以下有益效果：结构设计合理，稳定可靠，操作方便，维护简单，实用性强。
附图说明
图1为本发明的结构框图；
图2为本发明的外部结构示意图；
图3为本发明的内部结构示意图；
图4为本发明的电压转换总电路图(4a：电压转换电路(12V转5V)；4b：电压转换电路(5V转3.3V)；4c：3.3V电压稳压滤波电路)。
图5为本发明的电磁阀驱动控制部分的电路图。
图6为本发明的微控制器部分电路图。
具体实施方式
为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1-5所示，本发明实施例提供了一种医用腹腔镜排气可调节式脚踏开关控制器，包括控制单元、供电单元2、医用电磁阀3和和脚踏开关4，供电单元2与控制单元相连，控制单元与医用电磁阀3相连；所述的控制单元包括电压转换电路11、STM32F103微控制器12、电磁阀驱动控制电路13和脚踏开关信号采集电路14，电压转换电路11与STM32F103微控制器12相连，STM32F103微控制器12分别与电磁阀驱动控制电路13和脚踏开关信号采集电路14相连，电磁阀驱动控制电路13与医用电磁阀3相连，脚踏开关信号采集电路14与脚踏开关4相连；所述的医用电磁阀3采用智能型比例调节式(卫生级)气动隔膜阀。
值得注意的是，所述的供电单元2采用12.6V/5A电源适配器，电源适配器通过电源转换电路与STM32F103微控制器相连。
此外，所述的医用电磁阀3还与电磁阀进出气管5相连(进出气管为两根，进气管与腹腔镜Trocar相连，出气管与负压吸引器相连)。
本具体实施方式采用点动式脚踏开关设计，在脚踏开关控制仓内放置控制电路板(STM32F103微控制器12)、医用电磁阀和电源适配器，使用其引线端口将电磁阀的进气/出气管道与控制仓内的医用电磁阀相连接。脚踏开关选用正泰YBLT-3型脚踏开关。
本具体实施方式的STM32F103具有3级流水线和哈佛结构带独立的本地指令和数据总线以及用于外设的APB总线，其具有32kb的FLASH存储空间，16kb的数据存储器，含有USB、CAN、UART等常用接口，内部工作频率最高可至72MHz。STM32F103内部I/O(输入/输出口)作为脚踏开关踏下与否的信号采集和电磁阀的开关控制，设置I/O为查询模式，当脚踏开关踏下时，采集到脚踏开关的行程，经过A/D转换电路转换成数字信号送入ARM芯片，ARM控制器通过读取实时的字节数值，控制电磁阀的开度值，从而控制进气/出气量的速度。当脚踏开关未踏下时，采集到脚踏开关的行程为0，则电磁阀完全关闭，停止进气/出气。
本具体实施方式的电路设计采用标准3.5mm JACK电源插座，使用12V电源适配器。由于控制芯片使用3.3V电平工作，因此需要对输入电压进行降压处理，首先选择凌特公司的LT8609作为降压芯片，将12V输入电压转换为5V电压，然后再使用AM1117芯片降为3.3V，最后稳压滤波后再给微控制器使用。
STM32F103的控制I/O CTRL通过2个级联的三极管(组成达林顿管结构)控制12V继电器的常开触点吸合或者关闭，当触点吸合时，12V电源加载与电磁阀正负两级，驱动电磁阀工作，打开气体通道，使进气/出气连通；当触点关闭时，电磁阀关闭，气体通道被阻塞，此时进气/出气隔离。
本具体实施方式中的医用电磁阀智能型比例调节式(卫生级)气动隔膜阀，其中含有比例调节定位器。比例调节定位器是一款基于微处理器的阀门开度调节器。阀门开度可通过0/4～20mA，0～5/10V信号控制。定位器运用自动控制算法和PWM控制技术，快速而准确的实现阀门的开度调节，从而实现对流体/气体流量的准确控制。具体控制方式为将脚踏开关的行程转换为数字信号，经过ARM控制器处理后，转换为比例调节阀的控制信号，最终控制阀门的开度，从而控制进气/出气速度。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.医用腹腔镜排气可调节式脚踏开关控制器，其特征在于，包括控制单元、供电单元(2)、医用电磁阀(3)和脚踏开关(4)，供电单元(2)与控制单元相连，控制单元与医用电磁阀(3)、脚踏开关(4)相连；所述的控制单元包括电压转换电路(11)、STM32F103微控制器(12)、电磁阀驱动控制电路(13)和脚踏开关信号采集电路(14)，电压转换电路(11)与STM32F103微控制器(12)相连，STM32F103微控制器(12)分别与电磁阀驱动控制电路(13)和脚踏开关信号采集电路(14)相连，电磁阀驱动控制电路(13)与医用电磁阀(3)相连，脚踏开关信号采集电路(14)与脚踏开关(4)相连；所述的医用电磁阀(3)采用智能型比例调节式气动隔膜阀。
2.根据权利要求1所述的医用腹腔镜排气可调节式脚踏开关控制器，其特征在于，所述的供电单元(2)采用12.6V/5A电源适配器，电源适配器通过电压转换电路与STM32F103微控制器相连。
3.根据权利要求1所述的医用腹腔镜排气可调节式脚踏开关控制器，其特征在于，所述的医用电磁阀(3)还与电磁阀进出气管(5)相连。
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