移動(dòng)式消毒車自控裝置的設(shè)計(jì)與制作

劉長(zhǎng)水

北京京煤集團(tuán)總醫(yī)院 醫(yī)學(xué)工程部，北京 102300

移動(dòng)式消毒車自控裝置的設(shè)計(jì)與制作

劉長(zhǎng)水

北京京煤集團(tuán)總醫(yī)院 醫(yī)學(xué)工程部，北京 102300

目的 利用單片機(jī)技術(shù)對(duì)我院目前使用的移動(dòng)式消毒車進(jìn)行技術(shù)改造，增加自動(dòng)控制功能。方法 采用AT89C2051單片機(jī)，對(duì)消毒車管路中的電磁閥門進(jìn)行自動(dòng)程序控制，以達(dá)到消毒車自動(dòng)進(jìn)行消毒的功能。結(jié)果 經(jīng)改造后的設(shè)備增加了自動(dòng)控制功能，減輕了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，更方便進(jìn)行操作和使用。結(jié)論 單片機(jī)技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于各個(gè)技術(shù)領(lǐng)域，利用單片機(jī)技術(shù)對(duì)在用的設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改造，可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備自動(dòng)化控制，可以更進(jìn)一步地提高設(shè)備的使用效果。

移動(dòng)式消毒車；單片機(jī)技術(shù)；自動(dòng)控制

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課題背景：針對(duì)我院血透中心使用的實(shí)用新型專利產(chǎn)品“血透中心水處理系統(tǒng)移動(dòng)式消毒車”存在著手動(dòng)進(jìn)行控制、消毒過程中需要頻繁扳動(dòng)各個(gè)手動(dòng)閥門、操作繁瑣、勞動(dòng)強(qiáng)度大、易發(fā)生誤操作、影響消毒程序正常進(jìn)行等缺陷，對(duì)原消毒車進(jìn)行了技術(shù)改造，設(shè)計(jì)制作了一套基于單片機(jī)控制的自動(dòng)控制裝置。此設(shè)計(jì)獲得了國(guó)家實(shí)用新型專利（ZL02243465.8）。

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：此裝置以AT89C2051單片機(jī)為控制核心，操作程序采用MCS-51指令系統(tǒng)的匯編語(yǔ)言編寫。在設(shè)計(jì)制作過程中，為了滿足消毒程序及操作自動(dòng)控制的目的，結(jié)合實(shí)際工作需要，對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了多次修改，對(duì)單片機(jī)程序及控制電路反復(fù)調(diào)試，以達(dá)到使用方便、操作簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定、運(yùn)行可靠等要求。

應(yīng)用要點(diǎn)：該設(shè)計(jì)用單片機(jī)控制，取代了以往人工手動(dòng)操作方式，簡(jiǎn)化了操作程序，可以實(shí)現(xiàn)消毒程序的自動(dòng)控制，減少了操作步驟，減輕了操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)增強(qiáng)了消毒程序的可靠性和準(zhǔn)確性。利用單片機(jī)技術(shù)對(duì)在用的設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改造，可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)設(shè)備的自動(dòng)化控制，更好地提高設(shè)備的使用效果。

透析用水是血液透析治療過程中的重要組成部分，其水質(zhì)直接關(guān)系到血液透析的療效。由于經(jīng)過處理的透析用水在管路中長(zhǎng)期流動(dòng)， 其管路中會(huì)有細(xì)菌滋生故需要定期對(duì)水處理供水管路進(jìn)行消毒和細(xì)菌培養(yǎng)，以保證透析用水的質(zhì)量[1]。

對(duì)供水管路定期進(jìn)行消毒，是一項(xiàng)必須的工作。其目的就是殺死出水加壓泵、供水管道、管路出水口等部位滋生的細(xì)菌，而消毒方法則以化學(xué)消毒為好[2,7-10]。

我院血透室水處理間占地面積小、空間狹窄，無(wú)法安裝固定式管路消毒裝置，故每次消毒時(shí)都是利用我院自制的專利產(chǎn)品-移動(dòng)式消毒車進(jìn)行消毒操作[3]。

1 設(shè)計(jì)目的

由于原移動(dòng)式消毒車最初的設(shè)計(jì)完全是手動(dòng)進(jìn)行控制，消毒過程中需要頻繁扳動(dòng)各個(gè)手動(dòng)閥門，操作較為繁瑣，勞動(dòng)強(qiáng)度大，且稍有不慎就易發(fā)生誤操作，影響消毒程序的正常進(jìn)行。

為了克服原移動(dòng)式消毒車存在的缺陷，簡(jiǎn)化操作程序，增強(qiáng)設(shè)備消毒程序的可靠性和準(zhǔn)確性，重新對(duì)該消毒車進(jìn)行了技術(shù)改造，設(shè)計(jì)制作了一套基于AT89C2051單片機(jī)控制的自動(dòng)控制裝置。

2 設(shè)計(jì)和制作方法

2.1 管路閥門的改造

在原移動(dòng)式消毒車所有手動(dòng)閥門控制的管路中加裝了電磁閥門控制的旁路管路，以實(shí)現(xiàn)手動(dòng)/自動(dòng)控制的轉(zhuǎn)換。改造后的閥門控制管路見圖1示意圖。

圖 1 管路閥門改造示意圖

2.2 硬件組成

增加單片機(jī)控制的自動(dòng)控制裝置。控制裝置主要由單片機(jī)、控制按鍵、電磁閥門驅(qū)動(dòng)電路、聲光報(bào)警電路和電源電路構(gòu)成。其電路結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。

圖 2 自動(dòng)控制裝置電路結(jié)構(gòu)框圖

2.2.1 單片機(jī)。控制裝置的核心為AT89C2051單片機(jī)。其主要作用是：① 響應(yīng)按鍵和顯示輸出。② 定時(shí)器功能，到時(shí)自動(dòng)發(fā)出控制信號(hào)。③ 輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)電磁閥門工作。

AT89C2051是美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的低功耗、高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含2K bytes的可系統(tǒng)編程的Flash只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)[4]。

2.2.2 控制按鍵。包括啟動(dòng)按鍵、復(fù)位按鍵、管路水滿按鍵、消毒桶清洗按鍵，其作用是向單片機(jī)輸入相應(yīng)的控制命令。

2.2.3 閥門驅(qū)動(dòng)電路。閥門驅(qū)動(dòng)電路圖如圖3所示，主要由PNP型三極管及其周圍元件組成。根據(jù)程序設(shè)定，由單片機(jī)向各個(gè)電磁閥門發(fā)出驅(qū)動(dòng)指令（低電平有效），使相應(yīng)的三極管導(dǎo)通，電磁閥門線圈通電吸合。同時(shí)對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管點(diǎn)亮，提示閥門的工作狀態(tài)[5]。

圖 3 電磁閥門驅(qū)動(dòng)電路

2.2.4 聲光指示電路。即消毒結(jié)束后的聲光報(bào)警指示電路，由LED（發(fā)光）和蜂鳴器（發(fā)聲）組成。

圖 4 控制程序流程圖

2.2.5 電源電路。將交流220V輸入電壓轉(zhuǎn)換為5V和12V直流電壓，為控制裝置中的單片機(jī)和閥門驅(qū)動(dòng)電路、聲光指示電路提供工作電壓。

2.3 系統(tǒng)軟件

AT89C2051單片機(jī)的程序采用MCS-51指令系統(tǒng)的匯編語(yǔ)言編寫，包括主程序和定時(shí)器子程序。其控制程序流程圖如圖4所示。

3 應(yīng)用

3.1 操作程序

實(shí)際應(yīng)用中，將消毒車推至水處理間，按以下程序進(jìn)行操作(見圖5消毒管路連接示意圖所示)：

圖 5 消毒管路連接示意圖

(1)將兩端帶有快速接頭的軟管，連接反滲機(jī)的出水口和消毒車消毒桶的進(jìn)水入口截門。

(2)將另一根兩端帶有快速接頭的軟管, 連接消毒車消毒桶的出水口電磁閥門1和反滲機(jī)后端反滲水供水管路的入口。再用一根兩端帶有快速接頭的軟管，連接消毒車消毒桶的排水口電磁閥門和排水（即下水）管上。

(3)接通反滲機(jī)電源，向消毒車的消毒桶內(nèi)注入反滲水。

(4)向消毒桶內(nèi)注入倫拿靈原液，配制成2.5% 的倫拿靈消毒液(具體反滲水量和倫拿靈原液用量視實(shí)際需要消毒的管路總長(zhǎng)度而定)。

(5)關(guān)閉反滲機(jī)電源，按下自動(dòng)控制器的啟動(dòng)按鈕，控制器開始工作。

3.2 控制器工作流程

(1)控制器自動(dòng)將消毒桶的出水電磁閥門1和排水電磁閥門2關(guān)閉, 打開混合攪拌電磁閥門3, 接通電機(jī)電源, 電機(jī)帶動(dòng)離心泵運(yùn)轉(zhuǎn), 使桶內(nèi)消毒液均勻攪拌。

(2)攪拌時(shí)間設(shè)定為1min，攪拌時(shí)間到時(shí)后，自動(dòng)打開消毒桶的出水閥門，關(guān)閉混合攪拌閥門，將消毒液注入供水管路。

(3)待供水管路中注滿消毒液，在供水管道末端出水口處用試紙法測(cè)定倫拿靈消毒液濃度達(dá)到要求后, 關(guān)閉供水管道末端出水截門, 按下控制器的管路消毒液注滿按鈕，則消毒桶出水電磁閥門自動(dòng)關(guān)閉，電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，封閉供水管路消毒6h。

(4)管路消毒時(shí)間到達(dá)6h后，控制器發(fā)出聲光信號(hào)，指示燈閃亮，蜂鳴器發(fā)出聲響，提示消毒時(shí)間結(jié)束。

(5)此時(shí)打開反滲機(jī)電源，向消毒桶內(nèi)注入干凈的反滲水。

(6)按下控制器的消毒桶清洗按鈕，控制器自動(dòng)打開消毒桶的排水電磁閥門2，接通電機(jī)電源，離心泵運(yùn)轉(zhuǎn)，對(duì)消毒桶和離心泵進(jìn)行清洗。

(7)清洗時(shí)間設(shè)定為2min，到時(shí)控制器自動(dòng)切斷電源，消毒程序結(jié)束。

消毒程序結(jié)束后，卸掉連接軟管，將消毒車移至存放處。再?zèng)_洗管路：將血透機(jī)置于準(zhǔn)備位工作狀態(tài)，將供水管路盲端與排水管連接，接通反滲機(jī)電源，沖洗整個(gè)供水管路4h。

4 結(jié)果

經(jīng)過6h的密閉消毒, 可將供水管路進(jìn)行徹底消毒。 通過對(duì)管路消毒后的水樣實(shí)驗(yàn)室細(xì)菌培養(yǎng)檢查結(jié)果，未見細(xì)菌生長(zhǎng)，消毒效果可達(dá) 100 %[6]。

5 結(jié)論

本文介紹的移動(dòng)式消毒車，占地面積小，移動(dòng)靈活，操作簡(jiǎn)便。平時(shí)將消毒車放置在不妨礙工作的地方，需要消毒時(shí)，將消毒車推至反滲機(jī)旁邊，用軟管連接反滲機(jī)和供水管道進(jìn)行消毒，故極適合水處理房間面積不大的基層單位使用。利用AT89C2051單片機(jī)對(duì)原手動(dòng)消毒車進(jìn)行技術(shù)改造后，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，減少了操作步驟，減輕了操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度。單片機(jī)技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各個(gè)技術(shù)領(lǐng)域，利用單片機(jī)技術(shù)對(duì)在用的設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改造，可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的自動(dòng)化控制，更進(jìn)一步地提高設(shè)備的使用效果。

[1] 北京市血液透析質(zhì)量管理規(guī)范[S].北京市衛(wèi)生局和北京市血液透析質(zhì)量控制和改進(jìn)中心,2003.

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Development of Automatic Controller of Mobile Disinfection Unit

LIU Chang-shui
Medical Engineering Department,Beijing Jingmei Group General Hospital,Beijing 102300,China

TH771+.4

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2010.07.010

1674-1633(2010)07-0026-03

2009-12-23

2010-03-26

專利：實(shí)用新型（ZL02243465.8）。

作者郵箱：liuchangshui@sina.com

Abstract:Objective To add automatic control function to moble disinfection unit taking advantage of single-chip processor technology. Methods Used the single-chip processor of AT89C2051.According to the programs to automatic control the electromagnetic valves on pipeline of the mobile disinfection unit,thus to attain the function of automatic disinfection. Results Adding automatic control function of the mobile disinfection unit after technical transformation has eased the labour intensity for operator,and has made the operation and use easier. Conclusion Accomplishment of technical transformation with the singlechip processor of AT89C2051 may realize automatic control, and reduce operate steps and ease the labour intensity for operator.

Key words:moble disinfection unit;single-chip technology;automatic control