分析医用氧舱供排气系统的自动化设计

分析医用氧舱供排气系统的自动化设计

杜杰

烟台宏远氧业股份有限公司 山东 烟台 264004

摘要：医疗氧层能够在临床为患者提供氧气加压治疗，从而解决脑水肿、溺水以及脉管炎等病症。医用氧舱自动性低，只能手动操作供排气系统。自动化设计医用氧舱供排气系统，设置治疗参数，从而完成后续操作，保证正常实施相关指标，使病人能够安全出舱。治疗中，需要舱内状态值在显示器中显示准确信息，设置提示音功能。本文主要阐述医用氧舱供排气系统的自动化设计内容，仅供参考。

关键词：医用氧舱；供排气系统；自动化设计

医疗氧舱属于医疗设备的一种，被使用在临床中。医疗氧舱自动化程度低，通常需要手动操作供排气系统。治疗过程中，供排气治疗时间、流速和换气时间等参数只能由操舱人员依赖经验把握，缺少定量标准。

1. 阐述医用氧舱治疗中出现的问题

1. 供排气流速

各患者的身体状况和居住的地理环境存在差异，因此在开展高压氧治疗的过程中，对于医用氧舱供排气流速有着不同，并且患者间的差异较大，需要定量控制功排气的流速。
（二）治疗压力值和换气时间
操舱人员要使用机械压力表来获取压力数值，但此种情况会增加误差，提高出错率，操作人员使用人工计时方式，推算换气时间和治疗时间，此种计算方式不变，甚至会增加错误的概率，使计算的功效受到影响。
（三）换气量
为了解决医疗环境问题，要更好的消除隐患，操舱人员在治疗时需要对医用氧舱进行换气操作，换气时需要开展定量控制工作，避免由于换气场而出现舱内氧气含量高的情况，导致事故产生。在治疗参数后，开展量化处理工作，便于工作人员能够更好的探讨和交流此些参数，有利于高压氧医学的进步。因此需要定量把控治疗的参数，从而更好地解决当下的情况。开发出将单片机作为核心的医用氧舱自动排供气系统，有着医学价值和现实意义。
二、阐述医用氧舱自动供排气系统的组成和工作原理
如图一所示，为医用氧舱自动供排气系统图，包含着多个单元，比如压力传感器、排气气动薄膜调节阀和单片机系统。当病人进入到医用氧舱自动供排气系统中，操舱人员要使用操作键盘治疗需要的相关参数，从输入到单片机系统中设定舱内治疗的压力值，同时供气流速分为两种形式设定，分别是时间的形式和流速的形式。时间形式设定指的是在使指定的时间内设置供气，保证舱内的供气压力值符合治疗的标准。流速形式设定是指每分钟向舱内提供定量的气体，集聚槽内的气压符合压力值标准，确保排气的流速也要和供气相似。设定参数时，单片机系统要使用调用自身子程序的方式，难以把控各控制单元舱内压力传感器，需要将仓舱内的压力信号变成统一信号。在输入单片机系统后，要把单片机系统接收的信号进行分析和比较，并且设定参数输出控制的信号，更好的把控调解器，通过电荷器转换器将调解器输出的电流信号进行调解。同时也要以比例的方式来变换气动系统中的气动信号，合理把控薄膜调节阀的阀门开度，进而更好的把控气体流速。单片机系统要按照中断程序和定时程序开展工作，从而能够开启、控制、关闭供排气薄膜调节阀。

图一 医用氧舱自动供排气系统图

三、阐述医用氧舱自动供排气系统硬件设计

医用氧舱自动供排气系统的核心是单片机控制，同时还有电器转换器、薄膜调节阀等多种受控元件，因此要设计介绍单片机控制系统的有关内容。微处理器应用的是美国单片微机系列的一种，同时配上ADC压力传感信号模数转换和输出数据磁锁存器。
（一）ADC转换电路
ADC转换电路的功能是将舱内压力传感器变化的模拟信号更变成数字信号，从而更好地开展计算机处理工作。此系统中的转换芯片是逐次逼近型的芯片，分辨率是12位左右。包含着外部提供时钟和基准电压，ADC的工作电压是10V＋5V。同时需要应用多种电源电压与系统电路接入，输入电阻达到200千欧。ADC内无三态锁存器，因此无法和数据总线直接连接。系统未接两片74LS244用于ADC数据锁存器，8031提供的地址进行选片，同时分布阅读12位数字。

（二）8155芯片

8155芯片中包含了256个静态字节，同时含有可边形的端口。应用多种工作方式开展减法计数器和地址锁存器的工作，子系统应用8155芯片的目地是能够扩展数据的应用，设定相关参数，同时也要扩展端口风，DAC能够同步的突出控制信号，更好的把控排工器、气动薄膜、调节阀、扩展计数器和定时器，使其能够满足氧舱定时的标准。8155作为三态地址，能够和8031单片机总线连接在一起，8155内含有的地址锁存器，因总线的地址信号在地址中连锁，允许信号有效，同时进行锁存工作。

（三） D/A转换电路

D/A转换电路可以转换数字量变成模拟量，将单片基于输出的控制数字信号变成模拟的电流量。D/A转换任务需要DAC芯片共同的开展工作，DAC芯片包含20个引脚，双列直插式器件，同时内部含有数据寄存器，能够完成电流DAC的工作。由8031所传出的控制数据在转换D/A后能够变成模拟控制电流，以便于更好的把控氧舱内供气气动薄膜调节阀和排气气动薄膜调节阀，DA转换结果要同步开展工作，DAC工作要在双缓冲器中开展，输入寄存器和DAC寄存器应以锁存信号的方式开展工作

^[1]。

（四）8279芯片

8279属于键盘和显示器间的接口芯片，主要作用是能够接收键盘输入数据，同时开展预处理工作。合理把控数据显示，并开展相关数据管理。同时单片机应用8289管理键盘和显示器，能够防止软件程序缩减，减轻主机压力，使其能够更好的工作^[2]。

4. 阐述医用氧舱自动供排气系统软件设计

医用氧舱自供排气系统软件需要编写汇编的语言，包含着主程序、初始化程序、定时中断服务程序等多项内容。以系统主程序添加治疗压力、时间和换气时间等因素，治疗过程中，CPU能够识别氧舱内的气体压力，若是未达到设定值，则系统中供气中断服务流程会停止。根据设置的供气速度，要对氧舱开展加压工作，直至符合舱内设置的治疗压力值。系统通过治疗来延长子程序，更好地维持舱内设定的气体压力，保证治疗效果能够符合预期。若是满足换气的时间，则系统也需要将中断服务的子程序进行换气，同时也要对氧舱开展定量换气工作，优化治疗氧舱的环境。在完成治疗工作后系统排入转季，也要明确自服务的程序，根据设置的排气速度排出氧舱的气体，从而一次性完成高压氧治疗的工作。在完成初始化的工作后，也要设置系统的状态标志和初始化工作内容，同时也要自检系统。自检作为测试系统的智能功能体现，能够完成对8031内部RAM寄存器等器件故障检查工作。当发现故障时，要对故障进行编号，同时要找到故障的位置，使用自检方法，在每片一批ROM中保留一个单元用作自检单元，在完成编制的程序后，也要将一批ROM中的单元自己依次进行排位，同时将全部结果放在后续的单元中。在自检过程中也要将一批ROM依次进行操作，查看结果情况。若是一批ROM正常，则能够开展后续的工作。803以内的RAM和外部RAM自检方式是写入各单元的特定数值并读出，同时使用写入的数值来判断其好坏情况^[3]。

结束语：

综上所述，医疗氧舱在安装系统设备后，需要操作人员设置有关治疗的参数，使病人在后续治疗中自动操作后续流程，保证相关指标能够正确显示。

参考文献：

[1]蓝健才.医用高压氧舱的维修与保养探究[J].中国设备工程,2021(12):60-61.

[2]梁伟斌.医用高压氧舱的保养与维修[J].医疗装备,2017,30(07):52.

[3]王碧涛,王官,王东文,苗文贵.医用高压氧舱的结构原理与使用安全[J].中国医学装备,2018,11(09):45-47.