CN110403720A - 种植体智能活化仪 - Google Patents

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彭东
王兵
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Abstract

本发明提供了一种种植体智能活化仪，包括壳体，壳体内部安装活化舱，活化舱内的底部设有滑道，滑道上方与支架滑台滑动连接，支架滑台上方安装种植体支架，活化舱内部设有紫外线灯、温度传感器和接近开关，接近开关位于滑动内部的一端，紫外线灯分别位于种植体支架的两侧；活化舱内部管路连接至气体循环泵，镇流器电连接至紫外线灯，壳体外部设有红外感应开关和触摸屏人机界面，系统控制电路单元的控制器分别信号连接至红外感应开关、触摸屏人机界面、镇流器、温度传感器、气体循环泵、支架滑台的电机和接近开关。本发明所述的种植体智能活化仪，大大缩短了活化时间，同时有利于保持无菌环境。

Description

种植体智能活化仪
技术领域
本发明属于口腔种植体活化领域，尤其是涉及一种种植体智能活化仪。
背景技术
种植义齿修复牙缺失被运用到临床已有几十年的历史。口腔种植修复较传统义齿修复方法在功能和美学方面具有独特的优势，因此其临床应用日趋广泛。但目前，口腔种植修复技术仍存在两大问题。首先，临床中许多寻求种植治疗的患者常表现为局部解剖条件不理想，特别是缺牙区牙槽骨发生持续性吸收，造成种植区骨量相对不足。其次，种植体作为医用商品，从生产加工到植入患者体内流通环节多、时间间隔长，对于保存方法、有效期没有统一的规范。导致种植体其理化性质、生物活性随时间发生改变。针对以上问题，如何改进种植体外形设计和材料性能，如何在种植体植入前即时的活化种植体表面并使其保持原来较高的生物学活性是近年来口腔种植领域研究的新热点。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种种植体智能活化仪，以提供一种能够在种植体植入前即时的活化种植体表面，并使其保持原来较高的生物学活性的种植体智能活化仪。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种种植体智能活化仪，包括系统控制电路单元、红外感应开关、镇流器、紫外线灯、种植体支架和支架滑台，壳体内部安装活化舱和废气处理舱，活化舱内的底部设有滑道，滑道上方与支架滑台滑动连接，当支架滑台完全插入滑道时，支架滑台外部的挡板与活化舱接触连接，使得活化舱内部形成密闭空间；支架滑台上方安装种植体支架，活化舱内部设有紫外线灯、温度传感器和接近开关，接近开关位于滑动内部的一端，紫外线灯分别位于种植体支架的两侧；活化舱内部管路连接至气体循环泵，气体循环泵出气端管路连接至废气处理舱，镇流器电连接至紫外线灯，壳体外部设有红外感应开关和触摸屏人机界面，系统控制电路单元的控制器分别信号连接至红外感应开关、触摸屏人机界面、镇流器、温度传感器、气体循环泵、支架滑台的电机和接近开关。
进一步的，支架滑台为电动抽屉式支架滑台，支架滑台上设有支撑架，支撑架上用于放置种植体支架，支架滑台底部均布若干方形种植体放置工位。
进一步的，种植体支架为中心对称结构，种植体支架包括本体和支架，本体的横截面为U型结构，本体的两侧分别安装一个支架，支架为U型卡槽结构，支架的表面均为倒角结构。
进一步的，活化舱为金属活化舱。
进一步的，系统控制电路单元包括电源电路、位置检测电路、驱动电路一、驱动电路二和报警电路，控制器通过驱动电路一连接至报警电路和整流器，通过驱动电路二连接至支架滑台的电机和气体循环泵，控制器电连接至电源电路和位置检测电路。
进一步的，控制器为MCU，MCU的型号为STM32F407。
进一步的，电源电路包括隔离电源模块U1和电源芯片U2，隔离电源模块U1的型号为H2405S-2WR，电源芯片U2的型号为TLE42754D，隔离电源模块U1的引脚VIN+经外部输入电源接口P1连接至24V电源，引脚GND经外部输入电源接口P1接地，引脚VO-接至接地，引脚VO-经电容C1连接至引脚VO+，引脚VO+连接至第一路电源5V1；电源芯片U2的第一引脚接至24V电源、经电容C2接地、经电容C3接地，第四引脚经电容C4接地，第五引脚分别经电容C5接地、接至第二路电源5V2；第六引脚接地。
进一步的，驱动电路一包括三极管Q1、三极管Q2和光耦U8，三极管Q1和三极管Q2的型号均为TIP122，光耦U8的型号为TLP521，三极管Q2的发射极接地，集电极分别连接至端口P4的第四接口、经二极管D11后连接至24V电源，基极连接至光耦U8的引脚11，光耦U8的引脚10经电阻R19后接至第二路电源5V2，引脚12经电阻R23连接至24V电源，引脚13连接至三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极接地，集电极分别连接至端口P4的第二接口、经二极管D10连接至24V电源，光耦U8的引脚14经电阻R21连接至24V电源，引脚16连接至蜂鸣器FR1的第二引脚，蜂鸣器FR1的第一引脚连接至第二路电源5V2，光耦U8的引脚1经电阻R18连接至第一路电源5V1，引脚3经电阻R20连接至第一路电源5V1，引脚5经电阻R22连接至第一路电源5V1，引脚7经电阻R24连接至第一路电源5V1，引脚2连接至控制器MCU的PD0接口，引脚4连接至控制器MCU的PD1接口，引脚6连接至控制器MCU的PD2接口，引脚8连接至控制器MCU的PD3接口。
进一步的，驱动电路二包括反相器芯片U3、光耦U4、直流电机驱动芯片U5、双电压比较器U6和光耦U7，直流电机驱动芯片U5的型号为L298N，光耦U4的型号为TLP521，反相器芯片U3的型号为74HC14S14，光耦U7的型号为PC817，双电压比较器U6的型号为LM393，反相器芯片U3的第四引脚经电阻R16连接至光耦U7的引脚1，光耦U7的引脚3接地，引脚4分别经电容C11接地、经电阻R17连接至第一路电源5V1、连接至单片机MCU的PD9接口，光耦U7的引脚2连接至反相器芯片U3的第八引脚，反相器芯片U3的第九引脚连接至双电压比较器U6的引脚1，反相器芯片U3的第一引脚连接至光耦U4的引脚12，光耦U4的引脚12经电阻R9连接至第二路电源5V2，反相器芯片U3第二引脚连接至直流电机驱动芯片U5的引脚ENABLE-A，反相器芯片U3的第五引脚连接至光耦U4的引脚10，光耦U4的引脚10经电阻R10连接至第二路电源5V2，反相器芯片U3的第六引脚连接至直流电机驱动芯片U5的引脚ENABLE-B，反相器芯片U3的第七引脚经电容C7连接至第二路电源5V2；光耦U4的引脚1经电阻R3连接至第一路电源5V1，引脚2连接至单片机MCU的PD5接口，光耦U4的引脚3经电阻R4连接至第一路电源5V1，引脚4连接至单片机MCU的PD6接口，光耦U4的引脚5经电阻R5连接至第一路电源5V1，引脚6连接至单片机MCU的PD7接口，光耦U4的引脚7经电阻R6连接至第一路电源5V1，引脚8连接至单片机MCU的PD8接口，光耦U4的引脚14分别经电阻R8连接至第二路电源5V2、连接至直流电机驱动芯片U5的引脚INPUT-2，引脚14分别经电阻R7连接至第二路电源5V2、连接至直流电机驱动芯片U5的引脚INPUT-1，直流电机驱动芯片U5的引脚CURRENT SENSING-A分别连接至双电压比较器U6的第三引脚、经电阻R11和电容C9接地，电容C9并联一个电容C13，电容C13的一端连接至GND2，另一端连接至24V电源；直流电机驱动芯片U5的引脚OUTPUT-1分别经二极管D2接地、经二极管D1接至24V电源、连接至端口P2的接口1，端口P2的接口2分别经二极管D3接至24V电源、经二极管D4接地、连接至直流电机驱动芯片U5的引脚OUTPUT-2；直流电机驱动芯片U5的引脚OUTPUT-3分别经二极管D6接地、经二极管D5接至24V电源、连接至端口P3的接口1，端口P3的接口2分别经二极管D7接至24V电源、经二极管D8接地、连接至直流电机驱动芯片U5的引脚OUTPUT-4；双电压比较器U6的引脚-IN分别经电阻R15连接至其第八引脚、连接至滑动变阻器VR1，滑动变阻器VR1连接至双电压比较器U6的引脚V-，双电压比较器U6的引脚-IN接地，双电压比较器U6的引脚OUT分别经电容C8接地、经电阻R12连接至其第八引脚、连接至第二路电源5V2。
进一步的，位置检测电路包括光耦U8，光耦U8的型号为PC817，光耦U8的第一引脚分别经电阻R28后连接至端口P6的第二接口、经电阻R28和电阻R26后连接至24V电源，端口P6的第一接口连接至24V电源，光耦U8的第二引脚连接至端口的第三接口，端口P6的第三接口接至GND2；光耦U8的第三引脚分别接至GND1、经电容从2连接至其第四引脚，光耦U8的第四引脚分别经电阻R27连接至第一路电源5V1、连接至单片机MCU的PD10端口。
相对于现有技术，本发明所述的种植体智能活化仪具有以下优势：
(1)本发明所述的种植体智能活化仪，使用185nm波长、照射能力更强的紫外线灯对种植体进行活化，活化时间大大缩短。
(2)本发明所述的种植体智能活化仪，采用同步带滑台带动种植体活化舱内种植体支架的伸出与收回，种植体支架的伸出与收回可通过触摸屏人机界面或红外感应开关实现无触摸控制，不仅解决了紫外线遗漏问题，而且无接触控制进一步保证了种植医务人员手部的清洁；种植体支架匀速伸出与收回过程完全由电动实现，而且过程中保持低噪音，满足医疗场所的环境要求，电动抽屉式种植体支架采用U型卡槽设计方便医务人员对种植体进行无菌操作。
(3)本发明所述的种植体智能活化仪，采用真空泵进行活化舱内降温与通风，并且可根据活化舱内温度高低调节真空泵的工作功率，有效的降低了活化舱的温度，以及提高了活化舱内氧气浓度，进一步提高了种植体活化的效率。
(4)本发明所述的种植体智能活化仪，采用友好的触摸屏人机界面进行信息交互，用户可通过触摸操作界面清晰直观的观察到种植体的活化进度与活化温度，亦可通过触摸操作界实现活化进程的管理。
(5)本发明所述的种植体智能活化仪，设置有独立的废气处理舱，由于采用185nm的紫外线灯照射种植体，该过程中会产生臭氧，污染环境，本发明装置通过气体循环泵抽取活化舱内臭氧，通过导管输送到废气处理舱，臭氧与废气处理舱内部的臭氧还原材料发生反应变成氧气，避免臭氧溢出后污染环境。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的系统控制电路单元原理框图；
图2为本发明实施例所述的支架滑台和种植体支架的位置关系示意图；
图3为本发明实施例所述的种植体支架的结构示意图；
图4为本发明实施例所述的电源电路图一；
图5为本发明实施例所述的电源电路图二；
图6为本发明实施例所述的驱动电路图一；
图7为本发明实施例所述的驱动电路二的电路图一；
图8为本发明实施例所述的驱动电路二的电路图二；
图9为本发明实施例所述的驱动电路二的电路图三；
图10为本发明实施例所述的驱动电路二的电路图四；
图11为本发明实施例所述的位置检测电路图；
图12为本发明实施例所述的单片机的电路图；
图13为本发明实施例所述的种植体智能活化仪的结构示意图。
附图标记说明：
1-系统控制电路单元；2-红外感应开关；3-镇流器；4-活化舱；5-气体循环泵；6-紫外线灯；7-种植体支架；71-本体；72-支架；8-触摸屏人机界面；9-壳体；10-接近开关；11-支架滑台；111-支撑架；12-废气处理舱。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
种植体智能活化仪，如图1至图13所示，包括系统控制电路单元1、红外感应开关2、镇流器3、活化舱4、气体循环泵5、紫外线灯6、种植体支架7、触摸屏人机界面8、壳体9、接近开关10、支架滑台11和废气处理舱12，壳体9内部安装活化舱4和废气处理舱12，活化舱4内的底部设有滑道，滑道上方与支架滑台11滑动连接，支架滑台11为抽屉式支架滑台，当支架滑台11完全插入滑道时，支架滑台11外部的挡板与活化舱4接触连接，使得活化舱4内部形成密闭空间；支架滑台11上方安装种植体支架7，活化舱4内部设有紫外线灯6、温度传感器和接近开关10，接近开关10位于滑动内部的一端，紫外线灯6分别位于种植体支架7的两侧；活化舱4内部管路连接至气体循环泵5，气体循环泵5出气端通过导管连接至废气处理舱12，系统控制电路单元1、气体循环泵5和镇流器3均安装在壳体9内部，镇流器3电连接至紫外线灯6，壳体9外部设有红外感应开关2和触摸屏人机界面9，系统控制电路单元1的控制器1分别信号连接至红外感应开关2、触摸屏人机界面8、镇流器3、温度传感器、气体循环泵5、支架滑台11的电机和接近开关10。
废气处理舱12内部放置臭氧还原材料。
本装置采用触摸屏实现人机信息交互，设计友好的人机界面，可实现触摸控制，还可实时观察活化过程中种植体舱内温度，活化进度以及活化工作异常报警。
活化舱4通过封缝胶和螺丝固定在壳体9底部，保证空间的密闭性，利用真空泵进行活化舱内降温与通风，并且可根据活化舱内温度高低调节真空泵的工作功率，有效的降低了活化舱的温度，而且提高了舱内氧气的浓度，进一步提高了种植体活化的效率。
活化舱4为金属活化舱。
紫外线灯6的波长为185nm，照射能力更强的紫外线灯对种植体进行活化，活化时间大大缩短，活化时间为15-30分钟。
支架滑台11为电动抽屉式支架滑台，支架滑台11上设有支撑架111，支撑架111上用于放置种植体支架7，支架滑台11底部均布若干方形种植体放置工位。不同国家的种植体会有形状差异，部分种植体放不到U型卡槽中，而本装置的方形种植体放置工位可以放置该部分种植体，达到了活化仪完全兼容所有品牌种植体的功能。
种植体支架7为中心对称结构，种植体支架7包括本体71和支架72，本体71的横截面为U型结构，本体71的两侧分别安装一个支架72，支架72为U型卡槽结构，支架72的表面均为倒角结构。
本装置采用独特的U型卡槽种植体支架设计结构，医务人员可以通过通用的种植体手机直接将种植体放入U型卡槽中或从U型卡槽中取出，种植体取下后，医务人员可直接进行患者口腔种植。该设计避免了其他器械碰到种植体，整个过程实现了无菌操作。
系统控制电路单元1包括电源电路、位置检测电路、驱动电路一、驱动电路二和报警电路，控制器通过驱动电路一连接至报警电路和整流器3，通过驱动电路二连接至支架滑台11的电机和气体循环泵5，控制器电连接至电源电路和位置检测电路。
控制器为MCU，MCU的型号为STM32F407。
电源电路包括隔离电源模块U1和电源芯片U2，隔离电源模块U1的型号为H2405S-2WR，电源芯片U2的型号为TLE42754D，隔离电源模块U1的引脚VIN+经外部输入电源接口P1连接至24V电源，引脚GND经外部输入电源接口P1接地，引脚VO-接至接地，引脚VO-经电容C1连接至引脚VO+，引脚VO+连接至第一路电源5V1；电源芯片U2的第一引脚接至24V电源、经电容C2接地、经电容C3接地，第四引脚经电容C4接地，第五引脚分别经电容C5接地、接至第二路电源5V2；第六引脚接地。
装置外部输入电源是24V，P1为外部输入电源接口。为增强系统的抗干扰性，保证MCU控制信号不受干扰，本系统采用双5V电源供电模式，双路5V电源不共地，实现信号隔离。增强了系统的抗干扰性，保证MCU控制信号不受干扰，实现控制信号与驱动信号隔离。采用隔离电源模块H2405S-2WR2将24V转化为5V为MCU供电，电路中C1为滤波电容；同时利用电源芯片TLE42754D产生5V为驱动电路控制信号供电，电路中C3和C5为电解电容，起到稳压作用，电路中C2和C4为瓷片电容，起到滤波作用，电阻R1为反馈电阻。
驱动电路一包括三极管Q1、三极管Q2和光耦U8，三极管Q1和三极管Q2的型号均为TIP122，光耦U8的型号为TLP521，三极管Q2的发射极接地，集电极分别连接至端口P4的第四接口、经二极管D11后连接至24V电源，基极连接至光耦U8的引脚11，光耦U8的引脚10经电阻R19后接至第二路电源5V2，引脚12经电阻R23连接至24V电源，引脚13连接至三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极接地，集电极分别连接至端口P4的第二接口、经二极管D10连接至24V电源，光耦U8的引脚14经电阻R21连接至24V电源，引脚16连接至蜂鸣器FR1的第二引脚，蜂鸣器FR1的第一引脚连接至第二路电源5V2，光耦U8的引脚1经电阻R18连接至第一路电源5V1，引脚3经电阻R20连接至第一路电源5V1，引脚5经电阻R22连接至第一路电源5V1，引脚7经电阻R24连接至第一路电源5V1，引脚2连接至控制器MCU的PD0接口，引脚4连接至控制器MCU的PD1接口，引脚6连接至控制器MCU的PD2接口，引脚8连接至控制器MCU的PD3接口。
驱动电路一分为两部分，一部分是驱动紫外线灯整流器电路和报警电路。IO1-IO4为MCU输出的4路控制信号，经过光耦TLP521后产生隔离的控制信号分别控制报警蜂鸣器和紫外线灯镇流器。种植体在活化过程中，如果活化舱温度大于设定的报警温度或者当种植体活化完成后，MCU端口IO1输出低电平，此时光耦TLP521第一路工作，蜂鸣器报警电路形成通路，蜂鸣器发出报警信号。MCU接到触摸屏人机界面开始活化指令时，MCU端口IO2和IO3输出低电平，光耦TLP521第二路和第三路工作，分别控制三极管Q1和Q2导通，此时端口P4输出两路24V电压信号，端口P4与镇流器相连，镇流器得电后驱动紫外线灯工作，其中三极管型号为TIP122，D10和D11为续流二极管。本发明装置设计了紫外线灯专用的驱动电路，该驱动电路采用光耦进行信号的隔离，保证了系统的抗干扰性，利用三极管TIP122实现了信号的放大，从而驱动紫外线灯镇流器，该电路具有成本低和可靠性高的优点。
驱动电路二包含驱动种植体支架滑台电机驱动电路、气体循环泵的驱动电路以及种植体支架滑台电机堵转检测电路。驱动电路二包括反相器芯片U3、光耦U4、直流电机驱动芯片U5、双电压比较器U6和光耦U7，直流电机驱动芯片U5的型号为L298N，光耦U4的型号为TLP521，反相器芯片U3的型号为74HC14S14，光耦U7的型号为PC817，双电压比较器U6的型号为LM393，反相器芯片U3的第四引脚经电阻R16连接至光耦U7的引脚1，光耦U7的引脚3接地，引脚4分别经电容C11接地、经电阻R17连接至第一路电源5V1、连接至单片机MCU的PD9接口，光耦U7的引脚2连接至反相器芯片U3的第八引脚，反相器芯片U3的第九引脚连接至双电压比较器U6的引脚1，反相器芯片U3的第一引脚连接至光耦U4的引脚12，光耦U4的引脚12经电阻R9连接至第二路电源5V2，反相器芯片U3第二引脚连接至直流电机驱动芯片U5的引脚ENABLE-A，反相器芯片U3的第五引脚连接至光耦U4的引脚10，光耦U4的引脚10经电阻R10连接至第二路电源5V2，反相器芯片U3的第六引脚连接至直流电机驱动芯片U5的引脚ENABLE-B，反相器芯片U3的第七引脚经电容C7连接至第二路电源5V2；光耦U4的引脚1经电阻R3连接至第一路电源5V1，引脚2连接至单片机MCU的PD5接口，光耦U4的引脚3经电阻R4连接至第一路电源5V1，引脚4连接至单片机MCU的PD6接口，光耦U4的引脚5经电阻R5连接至第一路电源5V1，引脚6连接至单片机MCU的PD7接口，光耦U4的引脚7经电阻R6连接至第一路电源5V1，引脚8连接至单片机MCU的PD8接口，光耦U4的引脚14分别经电阻R8连接至第二路电源5V2、连接至直流电机驱动芯片U5的引脚INPUT-2，引脚14分别经电阻R7连接至第二路电源5V2、连接至直流电机驱动芯片U5的引脚INPUT-1，直流电机驱动芯片U5的引脚CURRENT SENSING-A分别连接至双电压比较器U6的第三引脚、经电阻R11和电容C9接地，电容C9并联一个电容C13，电容C13的一端连接至GND2，另一端连接至24V电源；直流电机驱动芯片U5的引脚OUTPUT-1分别经二极管D2接地、经二极管D1接至24V电源、连接至端口P2的接口1，端口P2的接口2分别经二极管D3接至24V电源、经二极管D4接地、连接至直流电机驱动芯片U5的引脚OUTPUT-2；直流电机驱动芯片U5的引脚OUTPUT-3分别经二极管D6接地、经二极管D5接至24V电源、连接至端口P3的接口1，端口P3的接口2分别经二极管D7接至24V电源、经二极管D8接地、连接至直流电机驱动芯片U5的引脚OUTPUT-4；双电压比较器U6的引脚-IN分别经电阻R15连接至其第八引脚、连接至滑动变阻器VR1，滑动变阻器VR1连接至双电压比较器U6的引脚V-，双电压比较器U6的引脚-IN接地，双电压比较器U6的引脚OUT分别经电容C8接地、经电阻R12连接至其第八引脚、连接至第二路电源5V2。
其中IO5-IO8为MCU输出的控制信号(对应MCU的PD85-PD8接口)，经过光耦TLP521后产生隔离的控制信号。IO8经过反相器芯片74HC14S14后输出给直流电机驱动芯片L298N，控制L298的OUTPUT_3和OUTPUT_4引脚输出24V电压信号，控制气体循环泵工作。IO7经过反相器芯片74HC14S14后输出给直流电机驱动芯片L298N，控制L298的OUTPUT_1和OUTPUT_2引脚输出24V电压信号，IO5和IO6则控制OUTPUT_1和OUTPUT_2输出何种电压信号，IO5为高电平IO6为低电平时，OUTPUT_1为24V和OUTPUT_2为0V，此时滑台电机正转，IO5为低电平IO6为高电平时，OUTPUT_1为0V和OUTPUT_2为24V，此时滑台电机反转。种植体支架滑台电机堵转检测电路由芯片LM393、74HC14S14及PC817组成，当电机处于堵转时，LM393的第三引脚+IN的电压高于由第二引脚-IN的电压设定值时，LM393第一引脚输出高电平FAULT1信号，由于信号存在杂波，所以FAULT1信号经过74HC14S14施密特反相器后变成干净的低电平信号FAULT，低电平信号FAULT经过光耦PC817后变为MCU可接受的隔离信号，该隔离信号此时为低电平，通过IO9端口输入给MCU，MCU检测到低电平信号后，端口IO7输出控制信号，关闭L298N的OUTPUT_1和OUTPUT_2引脚输出24V，滑台电机停止运转。
位置检测电路包括光耦U8，光耦U8的型号为PC817，光耦U8的第一引脚分别经电阻R28后连接至端口P6的第二接口、经电阻R28和电阻R26后连接至24V电源，端口P6的第一接口连接至24V电源，光耦U8的第二引脚连接至端口的第三接口，端口P6的第三接口接至GND2；光耦U8的第三引脚分别接至GND1、经电容从2连接至其第四引脚，光耦U8的第四引脚分别经电阻R27连接至第一路电源5V1、连接至单片机MCU的PD10端口。端口P6与接近开关相连，用于检测种植体支架滑台电机的位置。滑台电机带动电动抽屉种植体支架运动过程中，如果接近开关检测到电动抽屉靠近时，接近开关输出24V信号，24V信号通过光耦PC817转化为0V逻辑信号，MCU通过IO10引脚检测到该电平，控制端口IO7输出控制信号，关闭L298N的OUTPUT_1和OUTPUT_2引脚输出24V，滑台电机停止运转，活化舱门关闭；如果接近开关没有检测到电动抽屉靠近时，接近开关输出0V信号，0V信号通过光耦PC817转化为5V逻辑信号，MCU通过IO10引脚检测到该5V电平MCU的IO端口输出电平不发生改变，有效避免了医务人员手指被种植体支架舱门夹住发生危险的问题。
本文能够实现上述功能的电路还包括可以实现相同功能的其他电路，比如使用其他型号的电机驱动芯片代替L298N，实现滑台电机与气体循环泵的驱动；还有使用MOSFET或者IGBT代替紫外线灯整流器驱动电路中的三极管TIP122；电路中双5V隔离电源设计电路，可以使用其他型号的隔离电源模块实现该功能；位置检测电路可以使用机械式触点开关实现检测，但检测精度下降；MCU可以是DSP以及其他单片机。
种植体智能活化仪工作过程如下：
种植体智能活化仪上电后，触摸屏人机界面8初始化完成。医务人员点击触摸屏人机界面8上的开舱标志，触摸屏接到指令后，通过排线向系统控制电路单元11的MCU传送活化舱4开舱指令，MCU接到指令后，驱动电动抽屉式种植体支架滑台11的电机正转，抽屉式种植体支架滑台11向外伸出15cm，此时医务人员使用专用手机将种植体放入种植体支架7的卡槽中。
种植体放入完成后，医务人员点击触摸屏人机界面8上的关舱标志，触摸屏接到指令后，通过排线向系统控制电路单元11的MCU传送活化舱关舱4指令，MCU接到指令后，驱动电动抽屉式种植体支架滑台11的电机反转，抽屉式种植体支架滑台11向内收缩，收缩过程中，如果接近开关10检测到电动抽屉靠近时，接近开关输出24V信号，24V信号通过光耦PC817转化为0V逻辑信号，MCU通过IO10引脚检测到该电平，控制端口IO7输出控制信号，关闭L298N的OUTPUT_1和OUTPUT_2引脚输出24V，支架滑台11的电机停止运转，活化舱4的舱门关闭。抽屉式种植体支架滑台11向外伸长和向内收缩时，系统控制电路单元1可以通过支架滑台11的电机堵转检测电路检测种植体支架7是否遇到障碍物，如果遇到障碍物，系统控制电路单元1控制支架滑台11的电机停止运转，这样可以防止医务人员手指被种植体支架舱门夹住。装置的抽屉式种植体支架滑台11的伸长与收缩控制也可以通过医务人员遮挡住红外感应开关3实现。
活化舱4的舱门关闭后，医务人员通过触摸屏人机界面8选择活化模式。活化模式分为两种，一种是普通活化模式，紫外线灯6照射12分钟，另一种是超级活化模式，紫外线灯6照射25分钟。医务人员根据种植体情况，通过触摸屏人机界面8选择其中一种活化模式，然后点击触摸屏人机界面上8的开始标志，触摸屏接到指令后，通过排线向系统控制电路单元1的MCU传送活化开始指令，MCU接到指令后，控制驱动电路工作，此时镇流器3得到24V电压，紫外线灯6点亮，气体循环泵5开始工作，气体循环泵5抽取活化舱4内产生的臭氧，通过导管将臭氧输送到废气处理舱12内部，臭氧与废气处理舱12内部的臭氧还原材料发生反应变成氧气，避免臭氧溢出后污染环境。活化过程中，系统系统控制电路单元1通过置于活化舱4内部的温度传感器实时采集活化舱4内温度，通过排线将信息传给触摸屏人机界面8，界面实时显示该温度，MCU根据温度实时调节气体循环泵5工作的功率，温度高于设定值就加大气体循环泵5的实际功率，温度低于设定值就减小气体循环泵5的实际功率。另外装置还设有故障预警功能，如果活化过程中，温度一直低于35度，说明紫外线灯6管有故障不能正常工作，触摸屏人机界面8会出现小窗口提示医务人员装置工作异常，请更换紫外线灯6。活化过程中，人机界面下方有活化进度条，实时显示活化进度，活化过程中，医务人员可随时通过触摸屏人机界面8的停止标识，实现停止活化。
活化完成后，系统控制电路单元1报警电路工作，医务人员根据蜂鸣声判断种植体活化已结束。医务人员点击触摸屏人机界面8上的开舱标志，触摸屏接到指令后，通过排线向系统控制电路单元1的MCU传送活化舱开舱指令，MCU接到指令后，驱动电动抽屉式种植体支架滑台11的电机正转，抽屉式种植体支架7向外伸出15cm，此时医务人员使用专用手机将种植体从U型支架卡槽中取出，然后将种植体植入到患者口中。种植体取出后，医务人员点击触摸屏人机界面8上的关舱标志，触摸屏接到指令后，通过排线向系统控制电路单元1的MCU传送活化舱关舱指令，MCU接到指令后，驱动电动抽屉式种植体支架滑台11的电机反转，抽屉式种植体支架滑台11向内收缩，收缩过程中，如果接近开关10检测到抽屉式种植体支架滑台11靠近时，接近开关输出24V信号，24V信号通过光耦PC817转化为0V逻辑信号，MCU通过IO10引脚检测到该电平，控制端口IO7输出控制信号，关闭L298N的OUTPUT_1和OUTPUT_2引脚输出24V，植体支架滑台11的电机停止运转，活化舱4的舱门关闭，装置等待下一次医务人员工作指示。抽屉式种植体支架滑台11向外伸长和向内收缩时，系统控制电路单元1可以通过支架滑台11的电机堵转检测电路检测种植体支架是否遇到障碍物，如果遇到障碍物系统控制电路单元1控制支架滑台11的电机停止运转，这样可以防止医务人员手指被种活化舱4的舱门夹住。装置的抽屉式种植体支架滑台11的伸长与收缩也可以通过医务人员遮挡住红外感应开关3实现。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.种植体智能活化仪，其特征在于：包括系统控制电路单元、红外感应开关、镇流器、紫外线灯、种植体支架和支架滑台，壳体内部安装活化舱和废气处理舱，活化舱内的底部设有滑道，滑道上方与支架滑台滑动连接，当支架滑台完全插入滑道时，支架滑台外部的挡板与活化舱接触连接，使得活化舱内部形成密闭空间；支架滑台上方安装种植体支架，活化舱内部设有紫外线灯、温度传感器和接近开关，接近开关位于滑动内部的一端，紫外线灯分别位于种植体支架的两侧；活化舱内部管路连接至气体循环泵，气体循环泵出气端管路连接至废气处理舱，镇流器电连接至紫外线灯，壳体外部设有红外感应开关和触摸屏人机界面，系统控制电路单元的控制器分别信号连接至红外感应开关、触摸屏人机界面、镇流器、温度传感器、气体循环泵、支架滑台的电机和接近开关。
2.根据权利要求1所述的种植体智能活化仪，其特征在于：支架滑台为电动抽屉式支架滑台，支架滑台上设有支撑架，支撑架上用于放置种植体支架，支架滑台底部均布若干方形种植体放置工位。
3.根据权利要求1所述的种植体智能活化仪，其特征在于：种植体支架为中心对称结构，种植体支架包括本体和支架，本体的横截面为U型结构，本体的两侧分别安装一个支架，支架为U型卡槽结构，支架的表面均为倒角结构。
4.根据权利要求1所述的种植体智能活化仪，其特征在于：活化舱为金属活化舱。
5.根据权利要求1所述的种植体智能活化仪，其特征在于：系统控制电路单元包括电源电路、位置检测电路、驱动电路一、驱动电路二和报警电路，控制器通过驱动电路一连接至报警电路和整流器，通过驱动电路二连接至支架滑台的电机和气体循环泵，控制器电连接至电源电路和位置检测电路。
6.根据权利要求1所述的种植体智能活化仪，其特征在于：控制器为MCU，MCU的型号为STM32F407。
7.根据权利要求6所述的种植体智能活化仪，其特征在于：电源电路包括隔离电源模块U1和电源芯片U2，隔离电源模块U1的型号为H2405S-2WR，电源芯片U2的型号为TLE42754D，隔离电源模块U1的引脚VIN+经外部输入电源接口P1连接至24V电源，引脚GND经外部输入电源接口P1接地，引脚VO-接至接地，引脚VO-经电容C1连接至引脚VO+，引脚VO+连接至第一路电源5V1；电源芯片U2的第一引脚接至24V电源、经电容C2接地、经电容C3接地，第四引脚经电容C4接地，第五引脚分别经电容C5接地、接至第二路电源5V2；第六引脚接地。
8.根据权利要求6所述的种植体智能活化仪，其特征在于：驱动电路一包括三极管Q1、三极管Q2和光耦U8，三极管Q1和三极管Q2的型号均为TIP122，光耦U8的型号为TLP521，三极管Q2的发射极接地，集电极分别连接至端口P4的第四接口、经二极管D11后连接至24V电源，基极连接至光耦U8的引脚11，光耦U8的引脚10经电阻R19后接至第二路电源5V2，引脚12经电阻R23连接至24V电源，引脚13连接至三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极接地，集电极分别连接至端口P4的第二接口、经二极管D10连接至24V电源，光耦U8的引脚14经电阻R21连接至24V电源，引脚16连接至蜂鸣器FR1的第二引脚，蜂鸣器FR1的第一引脚连接至第二路电源5V2，光耦U8的引脚1经电阻R18连接至第一路电源5V1，引脚3经电阻R20连接至第一路电源5V1，引脚5经电阻R22连接至第一路电源5V1，引脚7经电阻R24连接至第一路电源5V1，引脚2连接至控制器MCU的PD0接口，引脚4连接至控制器MCU的PD1接口，引脚6连接至控制器MCU的PD2接口，引脚8连接至控制器MCU的PD3接口。
9.根据权利要求6所述的种植体智能活化仪，其特征在于：驱动电路二包括反相器芯片U3、光耦U4、直流电机驱动芯片U5、双电压比较器U6和光耦U7，直流电机驱动芯片U5的型号为L298N，光耦U4的型号为TLP521，反相器芯片U3的型号为74HC14S14，光耦U7的型号为PC817，双电压比较器U6的型号为LM393，反相器芯片U3的第四引脚经电阻R16连接至光耦U7的引脚1，光耦U7的引脚3接地，引脚4分别经电容C11接地、经电阻R17连接至第一路电源5V1、连接至单片机MCU的PD9接口，光耦U7的引脚2连接至反相器芯片U3的第八引脚，反相器芯片U3的第九引脚连接至双电压比较器U6的引脚1，反相器芯片U3的第一引脚连接至光耦U4的引脚12，光耦U4的引脚12经电阻R9连接至第二路电源5V2，反相器芯片U3第二引脚连接至直流电机驱动芯片U5的引脚ENABLE-A，反相器芯片U3的第五引脚连接至光耦U4的引脚10，光耦U4的引脚10经电阻R10连接至第二路电源5V2，反相器芯片U3的第六引脚连接至直流电机驱动芯片U5的引脚ENABLE-B，反相器芯片U3的第七引脚经电容C7连接至第二路电源5V2；光耦U4的引脚1经电阻R3连接至第一路电源5V1，引脚2连接至单片机MCU的PD5接口，光耦U4的引脚3经电阻R4连接至第一路电源5V1，引脚4连接至单片机MCU的PD6接口，光耦U4的引脚5经电阻R5连接至第一路电源5V1，引脚6连接至单片机MCU的PD7接口，光耦U4的引脚7经电阻R6连接至第一路电源5V1，引脚8连接至单片机MCU的PD8接口，光耦U4的引脚14分别经电阻R8连接至第二路电源5V2、连接至直流电机驱动芯片U5的引脚INPUT-2，引脚14分别经电阻R7连接至第二路电源5V2、连接至直流电机驱动芯片U5的引脚INPUT-1，直流电机驱动芯片U5的引脚CURRENT SENSING-A分别连接至双电压比较器U6的第三引脚、经电阻R11和电容C9接地，电容C9并联一个电容C13，电容C13的一端连接至GND2，另一端连接至24V电源；直流电机驱动芯片U5的引脚OUTPUT-1分别经二极管D2接地、经二极管D1接至24V电源、连接至端口P2的接口1，端口P2的接口2分别经二极管D3接至24V电源、经二极管D4接地、连接至直流电机驱动芯片U5的引脚OUTPUT-2；直流电机驱动芯片U5的引脚OUTPUT-3分别经二极管D6接地、经二极管D5接至24V电源、连接至端口P3的接口1，端口P3的接口2分别经二极管D7接至24V电源、经二极管D8接地、连接至直流电机驱动芯片U5的引脚OUTPUT-4；双电压比较器U6的引脚-IN分别经电阻R15连接至其第八引脚、连接至滑动变阻器VR1，滑动变阻器VR1连接至双电压比较器U6的引脚V-，双电压比较器U6的引脚-IN接地，双电压比较器U6的引脚OUT分别经电容C8接地、经电阻R12连接至其第八引脚、连接至第二路电源5V2。
10.根据权利要求6所述的种植体智能活化仪，其特征在于：位置检测电路包括光耦U8，光耦U8的型号为PC817，光耦U8的第一引脚分别经电阻R28后连接至端口P6的第二接口、经电阻R28和电阻R26后连接至24V电源，端口P6的第一接口连接至24V电源，光耦U8的第二引脚连接至端口的第三接口，端口P6的第三接口接至GND2；光耦U8的第三引脚分别接至GND1、经电容从2连接至其第四引脚，光耦U8的第四引脚分别经电阻R27连接至第一路电源5V1、连接至单片机MCU的PD10端口。
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