CN109172990B - 一种医疗软管路径监测及控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种医疗软管路径监测及控制系统，包括软管本体和设置在人体入口处的橡胶牙垫，软管本体上设置软管路径监测装置，橡胶牙垫上设置有位移控制装置，还包括上位机，所述软管路径监测装置包括信号发射源、用于信号传输的通道和用于检测反射信号的检测器；所述软管路径监测装置，用于通过信号发射源发射信号、经通道传输后接收信号并对其进行检测，得到软管本体在人体内的插入路径及插入深度l ₁ ，并将其传送至上位机；所述位移控制装置包括电机驱动模块和控制电路。本发明实时精确监测医疗软管在身体中的位置及路径，并精准地控制医疗软管前进和后退的距离，保证手术中软管处于安全范围之内。

Description

一种医疗软管路径监测及控制系统

技术领域

本发明涉及监测及控制技术领域，尤其涉及一种医疗软管路径监测及控制系统。

背景技术

在医学上，各种类型的医疗软管使用频繁，例如，医用内窥镜软管、气管导管和胃管等；其中，气管导管是一种将专用的导管置入气管内供给氧气保证患者的气道顺畅，从而使手术顺利完成的医疗软管。气管导管技术已经成为对危急重症患者实施抢救的重要措施，是急救工作中频繁用到的非常重要的抢救技术，同时该技术在呼吸道的管理等方面的应用也是不可或缺的，对抢救生命以及降低病死率等起到了至关重要的作用。

随着医疗技术水平的快速发展，对气管导管技术水平的要求也越来越高，尤其在一些大型手术中，医生需要对患者进行全身麻醉进行手术治疗，在进行全身麻醉时还需要配合使用肌松药物，由于肌松药物自身的药理特性，患者的自主呼吸会逐渐变弱直至停止，此时医护人员将采用气管导管技术，并通过呼吸机对患者进行机械通气，从而来保证患者正常的氧气供给，促进手术的顺利进行，因此，在手术过程中，确保气管导管技术中用到的导管前段位于气管内对于患者的生命安全具有十分重大的意义。但是在临床上，气管导管会受很多因素的影响，例如，医生进行了某一手术操作、患者口腔以及气管内部的分泌物、患者体位的变动、患者咬住导管、甚至是一些意外的牵拉等等，都会导致导管位置的移动，无论导管的插入是太深还是太浅，甚至从气管中脱落均会严重影响手术过程中对患者正常进行的机械通气，从而严重威胁患者的生命健康。

气管导管技术是非常重要的医学手段，通过气管导管对手术过程中全身麻醉的患者进行机械通气是保障患者生命安全的重要手段。在手术过程中，医护人员需要观测导管是否达到所要求的位置，现有的常用方法是通过肉眼进行观察并记录导管位于患者牙齿处的刻度，但该方法无法实时监测导管位置，也无法监测气管位于身体内部的确切位置；另外，在一些手术中患者趴在手术台上或者在患者面部覆盖着手术无菌单，医护人员更难以用肉眼直接观察到气管导管所在的位置，对于手术的进行造成了困难，对于这种情况，有些医院会选用前端带有摄像头的气管导管以便随时观察气管导管的位置，但这种前端带有摄像头的导管不仅成本很高，而且人体气管产生的分泌物会妨碍气管导管前端的摄像头，影响观察。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足和缺陷，提供一种医疗软管路径监测及控制系统，利用软管路径监测装置实时精确监测医疗软管在身体中的位置及路径，并通过位移控制装置的直流电机精准地控制医疗软管前进和后退的距离，保证手术中软管处于安全范围之内。

为实现所述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种医疗软管路径监测及控制系统，包括软管本体和设置在人体入口处的橡胶牙垫，软管本体上设置软管路径监测装置，橡胶牙垫上设置有位移控制装置，还包括上位机，所述软管路径监测装置包括信号发射源、用于信号传输的通道和用于检测反射信号的检测器；

所述软管路径监测装置，用于通过信号发射源发射信号、经通道传输后接收信号并对其进行检测，得到软管本体在人体内的插入路径及插入深度l1，并将其传送至上位机；

所述位移控制装置包括电机驱动模块和控制电路，所述电机驱动模块包括直流电机、齿轮和橡胶滚轴；所述控制电路，用于检测软管本体在人体内的插入深度l2，并传送至上位机，得到最终软管的插入深度l，并控制电机驱动模块执行控制指令；所述电机驱动模块，用于执行软管在人体内的插入和拔出；

所述直流电机与橡胶牙垫的内侧壁固定连接，电机的转轴通过联轴器连接主动轴，主动轴上横向固定连接有第一橡胶滚轴，第一橡胶滚轴位于软管本体的一侧、且与软管本体紧密贴合，主动轴端部固定有主动齿轮，所述主动齿轮啮合有从动齿轮，所述从动齿轮的一侧连接有从动轴，所述从动轴位于软管本体的另一侧、与主动轴平行设置，从动轴上与第一橡胶滚轴对应设置有第二橡胶滚轴，从动轴的另一端部与橡胶牙垫侧壁转动连接；

所述软管本体的外壁上螺旋缠绕有电阻丝；所述第一橡胶滚轴与第二橡胶滚轴外壁的界面呈弧形，所述第一橡胶滚轴与第二橡胶滚轴外壁上水平对应位置设有圆环形的第一滑片和第二滑片；电阻丝与第一滑片、第二滑片结合构成滑动变阻器R2；

所述控制电路包括处理器、模数转换电路、电机驱动电路和显示驱动电路；所述处理器为STC80C51型号的单片机，处理器与上位机通过串口连接；

所述模数转换电路包括转换器、第一电压跟随器VF1和第二电压跟随器VF2，所述转换器为ADC0809芯片，转换器的IN1端口连接第二电压跟随器VF2的输出端，第二电压跟随器VF2的同相输入端连接滑动变阻器R2的第一滑片，第一滑片连接电阻R1的一端；

转换器的IN0端口连接第一电压跟随器VF1的输出端，第一电压跟随器VF1 的同相输入端连接电阻R1的另一端；滑动变阻器R2的第二滑片接地；

转换器的D0～D7端口分别连接单片机的P2.0～P2.7端口，转换器的A端口连接单片机的P0.7端口。

进一步地，所述信号发射源连接耦合器，所述耦合器输出端分别连接传感光纤和反射镜，耦合器输出端与反射镜通过光纤连接；所述传感光纤设置在软管本体的内侧壁上；所述耦合器连接有光电探测器；光电探测器连接上位机。

进一步地，所述信号发射源为线性扫频光源，其中心波长为1550nm，其调谐范围为3GHz；所述耦合器为2×2的3dB耦合器。

进一步地，所述电机驱动电路包括发光二极管D、电阻R15、三极管Q和蜂鸣器B，所述电阻R15的一端与单片机的P1.5端口连接、另一端连接发光二极管D的阳极，极管D的阴极接直流电机的负极和蜂鸣器B，蜂鸣器B的另一端连接单片机的P1.5端口，直流电机的正极连接三极管Q的发射极，三极管Q 的基极连接单片机的P1.3端口，三极管Q的集电极连接+5V电压源VCC。

进一步地，所述显示驱动电路(12)包括控制芯片、数码管和键盘，所述控制芯片为数码管显示驱动及键盘扫描控制芯片、型号为CH455K；控制芯片的 SEG0～SEG7端口分别连接电阻R3～R10，电阻R3～R10连接输入键盘、同时通过共阴接法连接多个数码管，控制芯片的INT端口、SCL端口与SDA端口分别与单片机的INT0端口、P1.7端口和P1.6端口对应连接。

进一步地，所述输入键盘采用4×4的矩阵键盘；所述数码管的数量为4个。本发明的有益效果是：

1.本发明提供的一种医疗软管路径监测及控制系统，系统集成度高：利用光学和电学将监测技术与控制技术有效结合，搭建可同时实现医疗软管路径监测和智能位移控制系统，不仅能有效防止软管本体在手术过程中发生移位，而且能够对医疗软管本体进行位移控制。

2.本发明路径定位准确：使用分布式传感光纤的OFDR定位原理，相比于 OTDR定位原理，得到的结果更加准确。

3.本发明体积小、重量轻：所用的传感光纤，利用传感光纤进行位置和压力；本发明所用的为普通直流电机，是市面常见的电机，价格低廉；本发明所用的口腔胶垫可敬消毒后重复利用，软管本体，尤其是气管导管则是一次性的，成本也非常低，工艺简单。

4.本发明位移调速性能好：通过直流电机的转动带动橡胶套，并通过齿轮带动两个橡胶套同时转动从来驱动软管本体的运动。通过测量电阻丝的大小得到软管本体的位置，不易受外界因素的影响，准确度更高，测量结果更加精确。弧形表面的橡胶套能够提供足够的摩擦力推动导管的前进和后退，即使患者口腔和气管有分泌物，该橡胶套也能在很大程度上有效防止导管移位。另外通过键盘输入需要的距离即可控制软管本体的推进和后退。

5.本发明测量稳定，结果更加可靠：传统的观测气管导管位置的方式，无论是通过肉眼观测，还是通过导管前端的摄像头检测都不够方便，而且无法达到实时检测的效果。本发明电路设计以及数据分析的技术成熟，具有稳定测量的优势。

6.本发明采用光学、电学双重测量方法，引入光电距离校正系数，减小误差，使测量结果更加精准。

附图说明

图1是本发明一种医疗软管路径监测及控制系统的结构示意图。

图2是本发明一种医疗软管路径监测及控制系统的电机驱动模块的结构示意图。

图3是本发明一种医疗软管路径监测及控制系统中控制电路的电路图。

图4是本发明一种医疗软管路径监测及控制系统中矩阵键盘的装置的设置示意图。

图5是本发明一种医疗软管路径监测及控制系统实施例中软管路径监测装置监测的插入深度l₁的结果图。

图6是本发明一种医疗软管路径监测及控制系统实施例中位移控制装置的监测的插入深度l₂的结果图。

图7是本发明一种医疗软管路径监测及控制系统实施例中得到最终的监测值l的精确度分析图。

附图中标号为：1为上位机，2为电机驱动模块，3为软管本体，4为光电探测器，5为耦合器，6为传感光纤，7为反射镜，8为线性扫频光源，9为控制电路，10为模数转换电路，11为电机驱动电路，12为驱动电路，13为从动齿轮， 14为橡胶牙垫，15为主动齿轮，16为主动轴，17为第一滑片，18为第一橡胶滚轴，19为直流电机，20为从动轴，21为第二滑片，22为第二橡胶滚轴。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

实施例1：

如图1所示，一种医疗软管路径监测及控制系统，包括软管本体3和设置在人体入口处的橡胶牙垫14，软管本体3上设置软管路径监测装置，橡胶牙垫14上设置有位移控制装置，还包括上位机1，所述软管路径监测装置包括信号发射源、用于信号传输的通道和用于检测反射信号的检测器；

所述软管路径监测装置，用于通过信号发射源发射信号、经通道传输后接收信号并对其进行检测，得到软管本体3在人体内的插入路径及插入深度l₁，并将其传送至上位机1；所述位移控制装置包括电机驱动模块2和控制电路9，所述电机驱动模块2包括直流电机19、齿轮和橡胶滚轴；所述控制电路9，用于检测软管本体3在人体内的插入深度l₂，并传送至上位机1，得到最终软管的插入深度l，并控制电机驱动模块2执行控制指令；所述电机驱动模块2，用于执行软管在人体内的插入和拔出。

实施例2：

如图2～7所示，本发明提供另一种医疗软管路径监测及控制系统，包括软管本体3和设置在人体入口处的橡胶牙垫14，软管本体3上设置软管路径监测装置，橡胶牙垫14上设置有位移控制装置，还包括上位机1，所述软管路径监测装置包括信号发射源、用于信号传输的通道和用于检测反射信号的检测器；

所述软管路径监测装置，用于通过信号发射源发射信号、经通道传输后接收信号并对其进行检测，得到软管本体3在人体内的插入路径及插入深度l₁，并将其传送至上位机1；

所述位移控制装置包括电机驱动模块2和控制电路9，所述电机驱动模块2包括直流电机19、齿轮和橡胶滚轴；所述控制电路9，用于检测软管本体3在人体内的插入深度l₂，并传送至上位机1，得到最终软管的插入深度l，并控制电机驱动模块2执行控制指令；所述电机驱动模块2，用于执行软管在人体内的插入和拔出。

所述信号发射源连接耦合器5，所述耦合器5输出端分别连接传感光纤6和反射镜7，耦合器5输出端与反射镜7通过光纤连接；所述传感光纤6设置在软管本体 3的内侧壁上；所述耦合器5连接有光电探测器4；光电探测器4连接上位机1。

所述信号发射源为线性扫频光源8，其中心波长为1550nm，其调谐范围为3GHz；所述耦合器5为2×2的3dB耦合器5。

所述直流电机19与橡胶牙垫14的内侧壁固定连接，电机的转轴通过联轴器连接主动轴16，主动轴16上横向固定连接有第一橡胶滚轴18，第一橡胶滚轴18位于软管本体3的一侧、且与软管本体3紧密贴合，主动轴16端部固定有主动齿轮15，所述主动齿轮15啮合有从动齿轮13，所述从动齿轮13的一侧连接有从动轴20，所述从动轴20位于软管本体3的另一侧、与主动轴16平行设置，从动轴20上与第一橡胶滚轴18对应设置有第二橡胶滚轴22，从动轴20的端部与橡胶牙垫14侧壁转动连接。

所述软管本体3的外壁上螺旋缠绕有电阻丝；所述第一橡胶滚轴18与第二橡胶滚轴22外壁的界面呈弧形，所述第一橡胶滚轴18与第二橡胶滚轴22外壁上水平对应位置设有圆环形的第一滑片17和第二滑片21；电阻丝与第一滑片17、第二滑片21结合构成滑动变阻器R2。所述电阻丝采用的是镉镍电阻丝。

所述控制电路9包括处理器、模数转换电路10、电机驱动电路11和显示驱动电路12；所述处理器为STC80C51型号的单片机，处理器与上位机1通过串口连接。

所述模数转换电路10包括转换器、第一电压跟随器VF1和第二电压跟随器 VF2，所述转换器为ADC0809芯片，转换器的IN1端口连接第二电压跟随器VF2 的输出端，第二电压跟随器VF2的同相输入端连接滑动变阻器R2的第一滑片17，第一滑片17连接电阻R1的一端；转换器的IN0端口连接第一电压跟随器VF1的输出端，第一电压跟随器VF1的同相输入端连接电阻R1的另一端；滑动变阻器R2 的第二滑片21接地；转换器的D0～D7端口分别连接单片机的P2.0～P2.7端口，转换器的A端口连接单片机的P0.7端口。其中，电阻R1的阻值为2KΩ，滑动变阻器 R2的阻值范围为3KΩ～4KΩ。

所述电机驱动电路11包括发光二极管D、电阻R15、三极管Q和蜂鸣器B，所述电阻R15的一端与单片机的P1.5端口连接、另一端连接发光二极管D的阳极，极管D的阴极接直流电机19的负极和蜂鸣器B，蜂鸣器B的另一端连接单片机的 P1.5端口，直流电机19的正极连接三极管Q的发射极，三极管Q的基极连接单片机的P1.3端口，三极管Q的集电极连接+5V电压源VCC。

具体的，+5V电压源为整个控制电路9提供5V的电压；电压跟随器VF1和VF2 的作用是隔离电路，提高电路精度，并将所测位置的模拟电压量送入型号为 ADC0809的转换器中；由于进入电压跟随器的电流很小，可以忽略不计；电压跟随器VF1和VF2将控制的R1、R2与其他部分隔离，从而提高整个控制电路9的测量精度。

所述驱动电路12包括控制芯片、数码管和键盘，所述控制芯片为数码管显示驱动及键盘扫描控制芯片、型号为CH455K；控制芯片的SEG0～SEG7端口分别连接电阻R3～R10，电阻R3～R10连接输入键盘、同时通过共阴接法连接多个数码管，控制芯片的INT端口、SCL端口与SDA端口分别与单片机的INT0端口、P1.7端口和P1.6端口对应连接。其中，电阻R3～R10的阻值均为1KΩ。

所述输入键盘采用4×4的矩阵键盘；所述数码管的数量为4个。其矩阵键盘按键的设置如图5所示；键盘S1～S16依次设置为“1，2，3，delete，4，5，6，enter， 7，8，9，set，left，0，.，right”。

本实施例中，所述软管路径监测装置，用于通过信号发射源发射信号、经通道传输后接收信号并对其进行检测，得到软管本体3在人体内的插入路径及插入深度l₁，并将其传送至上位机1；软管本体3采用的是气管导管，软管路径监测装置得到插入深度l₁的具体过程如下：

传感光纤6紧贴于气管导管内壁，传感光纤6长度与气管导管长度一致，b端位于气管导管的末端从口腔进入到身体内部，a端与外界光学器件连接。

线性扫频光源8发出的线性扫频光经2×2的3dB耦合器5分为两路，其中一路光通过光纤传播至反射镜7，并且会反射一部分光，称为参考光；另一路光进入传感光纤6，由于存在瑞利散射所以在传感光纤6的每处位置都会有后向瑞利散射光沿原路返回，其中传感光纤6上距离a端的距离为d的时延为τ_d；、

τ_d＝2nd/c (1)；

其中，n为传感光纤6的有效折射率，c为真空中的传播速度。

由于在每处位置都会有相应的时延，后向瑞利散射光和参考光经耦合器5 相遇时，两路光的频率并不相等，光电探测器4检测到的两束光会发生会混频，发生混频后检测到信号的频率是两路光的频率之差(差频f_b)；设线性扫频光源 8的扫频速率为γ，因为光源为线性扫频，频率的变化与时间的变化(即时延τ_d) 成比例，由此得到差频f_b；

根据公式(2)可知，两路信号的差频f_b与传感光纤6距离为的后向瑞利散射光有关，且呈线性关系，因此上位机1对光电探测器4接受的电压信号进行傅里叶变换，得到频域上的信息就可以将光频域信息转化为距离域信息，也就能够得到整个传感光纤6的路径信息，即得到气管导管的路径信息。基于后向瑞利散射的光频域反射技术(OFDR)具有高空间分辨率的优势，可达到毫米级别。

当传感光纤6的路径发生改变时会使应力发生变化，导致后向瑞利散射光的波长发生漂移，将改变前后的波长差值Δλ记做波长漂移量，波长漂移量Δλ通过采用互相关运算得到。

将传感光纤6在应力变化前后的瑞利散射光谱进行互相关，此时观察频谱可知互相关峰与零点位置产生一段位移，位移的大小能表示瑞利散射光谱的波长漂移量Δλ的大小；传感光纤6上每一点的曲率与波长漂移量Δλ呈线性关系：

κ＝C_κ·Δλ (3)；

其中，κ为曲率，C_κ为曲率系数；

由上述得到的波长漂移量Δλ，通过公式(3)计算出曲率κ，得到曲率κ后，通过微分几何算法，用Frenet理论的方法重建曲线，完成空间曲线路径还原，然后进行CT/空间曲线路径的坐标系转换，在CT背景下将医疗软管路径重建，通过光学方法能监测到气管导管的路径和插入深度l₁。

本实施例中，所述位移控制装置包括电机驱动模块2和控制电路9，所述电机驱动模块2包括直流电机19、齿轮和橡胶滚轴；所述控制电路9，用于检测软管本体3在人体内的插入深度l₂，并传送至上位机1，得到最终软管的插入深度 l，并控制电机驱动模块2执行控制指令；其具体过程如下：

电压跟随器VF1的输出电压为E处的模拟电压值，电压跟随器VF2的输出电压为第一滑片17所在的F处的模拟电压值，第二滑片21所在的G处接地作为参考电压；型号为ADC0809的A/D转换器的作用是将电压跟随器VF1和VF2送入的模拟电压量转换为数字量，并将数字量送入型号为STC80C51的单片机进行处理。 A/D转换器输出E处的电压值U1，F处的电压值U2；普通电阻R1的作用是保护电路，并通过下式得出：

通过公式(4)得到滑动变阻器R2的阻值大小；滑动变阻器R2的作用是作为位移控制的重要参数。第一滑片17和第二滑片21连接在电路中，滑动变阻器 R2的阻值即为第一滑片17和第二滑片21之间的电阻阻值，将该阻值大小代入公式(5)中得到气管导管的插入深度l₂；

l₂＝kR₂ (5)；

单片机STC80C51的作用是作为中央处理器进行数据处理和状态判断，并将气管导管的插入深度l₂通过串口传送至上位机1，上位机1相关软件综合两个插入深度l₁和l₂的值，最终以l作为实时监测值，通过串口再返回给单片机STC80C51；

l＝ω₁·l₁+ω₂·l₂ (6)；

单片机将监测值l与l₂进行作差比较，若差值为正值，则单片机向电机驱动电路11发送信号从而控制电机驱动模块2动作，使电机正转，气管导管前进，插入体内的深度增加；若差值为负值，则单片机向电机驱动电路11发送信号从而控制电机驱动模块2动作，使电机反转，气管导管后退，插入体内的深度减小；

具体为：单片机发出一个反向脉冲信号，控制直流电机19反转即可；蜂鸣器B和发光二极管D的作用是提醒和警示；当气管导管前端不在设定的位置，发生滑动时，蜂鸣器B响，发光二极管D亮，实现报警功能；

当直流电机19反转时，直流电机19的转轴带动主动轴16转动，主动轴16 带动同时带动第一橡胶滚轴18和主动齿轮15转动，由于啮合的作用，从动齿轮 13与主动齿轮15作反向运动，从动齿轮13带动第二橡胶滚轴22转动，第一橡胶滚轴18和第二橡胶滚轴22向相反方向运动、同时对气管导管挤压，通过摩擦力带动气管导管后退，插入体内的深度减小。同时，第一橡胶滚轴18和第二橡胶滚轴22上的第一滑片17和第二滑片21通过与电阻丝的接触，将实时测得的电压值通过模数转换电路10返回至单片机；单片机将校正过程中得到的监测值 l₂通送入控制芯片CH455K的2线串行接口SCL和SDA，此时，控制芯片将会通过段驱动引脚(SEG0、SEG1、SEG2、SEG3、SEG4、SEG5、SEG6、SEG7) 驱动4个共阴极八段数码管显示校正后的气管导管插入深度l，从而实现实时监测的功能。

若测得的气管导管插入深度并非所设深度，说明气管导管的位置发生滑动，此时，发光二极管D发红光，蜂鸣器B鸣响报警，单片机将会发出一个脉冲推动直流电机19前进或者后退，在此过程中单片机会进行数据处理，从而驱动气管导管调整到正确的位置。若需要重新设定气管导管位置，医护人员只需按照前面所述的气管导管深度设置的步骤重新进行位移设定即可。

通过以下实验进行验证：通过软管路径监测装置得到软管本体3在人体内的插入路径及插入深度l₁及通过位移控制装置得到软管本体3在人体内的插入深度 l₂的精确性，具体过程为：分别获取气管导管插入深度为l₀时，20组软管路径监测装置得到的插入深度l₁和位移控制装置得到的插入深度l₂，并与实际中使用物理测量得到的真值l₀进行相关性分析，计算得到两组相关系数分为ρ₁＝0.9795和ρ₂＝0.9753，如图5和图6所示，软管路径监测装置与真值相关性良好，位移控制装置与真值相关性良好。

为了使上位机1得到的监测值l和位移控制更加接近真实值，在算法中引入光电距离校正系数，如公式(6)，基于两者的相关性分析，得到ω₁＝0.4977和ω₂＝0.5023。如图7所示，经过校正后的插入深度l与真值l₀的相关系数为ρ＝0.9918，说明校正之后得到的结果更加接近真实值，更加精确。

以上所述之实施例，只是本发明的较佳实施例而已，并非限制本发明的实施范围，故凡依本发明专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本发明申请专利范围内。

Claims (6)

1.一种医疗软管路径监测及控制系统，包括软管本体（3）和设置在人体入口处的橡胶牙垫（14），软管本体（3）上设置软管路径监测装置，橡胶牙垫（14）上设置有位移控制装置，其特征在于，还包括上位机（1），所述软管路径监测装置包括信号发射源、用于信号传输的通道和用于检测反射信号的检测器；

所述软管路径监测装置，用于通过信号发射源发射信号、经通道传输后接收信号并对其进行检测，得到软管本体（3）在人体内的插入路径及插入深度l ₁ ，并将其传送至上位机（1）；

所述位移控制装置包括电机驱动模块（2）和控制电路（9），所述电机驱动模块（2）包括直流电机（19）、齿轮和橡胶滚轴；所述控制电路（9），用于检测软管本体（3）在人体内的插入深度l ₂ ，并传送至上位机（1），得到最终软管的插入深度l，并控制电机驱动模块（2）执行控制指令；所述电机驱动模块（2），用于执行软管在人体内的插入和拔出；

所述直流电机（19）与橡胶牙垫（14）的内侧壁固定连接，电机的转轴通过联轴器连接主动轴（16），主动轴（16）上横向固定连接有第一橡胶滚轴（18），第一橡胶滚轴（18）位于软管本体（3）的一侧、且与软管本体（3）紧密贴合，主动轴（16）端部固定有主动齿轮（15），所述主动齿轮（15）啮合有从动齿轮（13），所述从动齿轮（13）的一侧连接有从动轴（20），所述从动轴（20）位于软管本体（3）的另一侧、与主动轴（16）平行设置，从动轴（20）上与第一橡胶滚轴（18）对应设置有第二橡胶滚轴（22），从动轴（20）的另一端部与橡胶牙垫（14）侧壁转动连接；

所述软管本体（3）的外壁上螺旋缠绕有电阻丝；所述第一橡胶滚轴（18）与第二橡胶滚轴（22）外壁的界面呈弧形，所述第一橡胶滚轴（18）与第二橡胶滚轴（22）外壁上水平对应位置设有圆环形的第一滑片（17）和第二滑片（21）；电阻丝与第一滑片（17）、第二滑片（21）结合构成滑动变阻器R2；

所述控制电路（9）包括处理器、模数转换电路（10）、电机驱动电路（11）和显示驱动电路（12）；所述处理器为STC80C51型号的单片机，处理器与上位机（1）通过串口连接；

所述模数转换电路（10）包括转换器、第一电压跟随器VF1和第二电压跟随器VF2，所述转换器为ADC0809芯片，转换器的IN1端口连接第二电压跟随器VF2的输出端，第二电压跟随器VF2的同相输入端连接滑动变阻器R2的第一滑片（17），第一滑片（17）连接电阻R1的一端；

转换器的IN0端口连接第一电压跟随器VF1的输出端，第一电压跟随器VF1的同相输入端连接电阻R1的另一端；滑动变阻器R2的第二滑片（21）接地；

转换器的D0~D7端口分别连接单片机的P2.0~P2.7端口，转换器的A端口连接单片机的P0.7端口。

2.根据权利要求1所述的一种医疗软管路径监测及控制系统，其特征在于，所述信号发射源连接耦合器（5），所述耦合器（5）输出端分别连接传感光纤（6）和反射镜（7），耦合器（5）输出端与反射镜（7）通过光纤连接；所述传感光纤（6）设置在软管本体（3）的内侧壁上；所述耦合器（5）连接有光电探测器（4）；光电探测器（4）连接上位机（1）。

3.根据权利要求2所述的一种医疗软管路径监测及控制系统，其特征在于，所述信号发射源为线性扫频光源（8），其中心波长为1550nm，其调谐范围为3GHz；所述耦合器（5）为2×2的3dB耦合器（5）。

4.根据权利要求1所述的一种医疗软管路径监测及控制系统，其特征在于，所述电机驱动电路（11）包括发光二极管D、电阻R15、三极管Q和蜂鸣器B，所述电阻R15的一端与单片机的P1.5端口连接、另一端连接发光二极管D的阳极，极管D的阴极接直流电机（19）的负极和蜂鸣器B，蜂鸣器B的另一端连接单片机的P1.5端口，直流电机（19）的正极连接三极管Q的发射极，三极管Q的基极连接单片机的P1.3端口，三极管Q的集电极连接+5V电压源VCC。

5.根据权利要求1所述的一种医疗软管路径监测及控制系统，其特征在于，所述显示驱动电路(12)包括控制芯片、数码管和键盘，所述控制芯片为数码管显示驱动及键盘扫描控制芯片、型号为CH455K；控制芯片的SEG0~SEG7端口分别连接电阻R3~R10，电阻R3~R10连接输入键盘、同时通过共阴接法连接多个数码管，控制芯片的INT端口、SCL端口与SDA端口分别与单片机的INT0端口、P1.7 端口和P1.6端口对应连接。

6.根据权利要求5所述的一种医疗软管路径监测及控制系统，其特征在于，所述输入键盘采用4×4的矩阵键盘；所述数码管的数量为4个。

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