壓瘡專用吸引器的研制

張 瑜 ，潘 弟

1.廣州醫學院第四附屬醫院 設備科，廣東 廣州 511447；

2.廣州醫學院第一附屬醫院 設備科，廣東 廣州 510120

壓瘡專用吸引器的研制

張 瑜1，潘 弟2

1.廣州醫學院第四附屬醫院 設備科，廣東 廣州 511447；

2.廣州醫學院第一附屬醫院 設備科，廣東 廣州 510120

目的 研制具有多種吸引模式控制程序的壓瘡專用吸引器，使其負壓封閉引流技術（VSD）達到最佳效果。方法 以ATMEGA16單片機系統為控制核心，充分運用芯片的功能及特性，使開發的壓瘡專用吸引器硬件結構簡捷、軟件程序靈活。結果 該儀器可提供間歇吸引、持續吸引、梯度吸引等多種治療模式，且模式轉換方便、靈活。在異常情況或治療結束時能發出聲、光報警，從而減少了醫護人員的巡查次數，降低了勞動強度。結論 該儀器克服了傳統吸引器持續運行時間短的弱點，使負壓封閉引流技術能得以更大的推廣與應用。

壓瘡吸引器；負壓封閉引流術；單片機；壓瘡治療

0 前言

壓瘡（Pressure Ulcer，PU）也稱褥瘡，是由于局部組織持續受壓，造成血液循環障礙，局部持續缺血、缺氧、營養不良而導致的軟組織潰爛和壞死[1-2]。隨著我國人口老齡化比重的增加及腫瘤、心腦血管等疾病發病率不斷增高，壓瘡的發病率也不斷上升。壓瘡的防治一直是困擾臨床醫務人員的難題，它不僅增加患者的痛苦和經濟負擔，而且影響疾病的康復。探索理想的壓瘡治療方法已成為國內外醫療機構共同追求的目標[3-6]。

壓瘡的治療有多種方法，以往的治療方法包括保守治療及常規手術治療。保守治療主要通過增加全身營養，加強壓瘡處護理，減輕局部受壓，創口局部換藥，清除壞死組織，促進肉芽生長和上皮愈合。保守治療主要適用于范圍小、深度淺的壓瘡。常規手術治療主要是在創面保守治療的基礎上對一些深度深、范圍廣、局部感染嚴重的創口進行擴創、自體皮移植術以及鄰近組織皮瓣轉移修復等手術。但壓瘡的創面常存在嚴重的細菌感染，自體皮移植及皮瓣轉移術后易發生皮片、皮瓣壞死和創面感染等并發癥。負壓封閉引流技術（Vaccum Sealing Drainage，VSD）的應用恰好解決了常規手術的不足。為了更好地應用VSD治療壓瘡及較大面積的創傷，我們研發了多種吸引模式控制程序，使其VSD達到最佳效果。

1 VSD

采用VSD可使創口封閉，以阻止外部細菌的入侵。通過醫用高分子泡沫材料與創面分隔，全部創面進行負壓引流，且引流物被微孔分割后再吸人引流管，避免了傳統的引流管與創面直接、有限的接觸而導致的引流不充分及引流管易堵塞的問題。持續負壓吸引能及時去除創面滲出液、細菌及脫落壞死組織。去除了細菌生存的培養基，也就減少了創面感染的機會。負壓可刺激組織增生，改善局部微循環，減輕水腫，形成一個血循環良好的肉芽創面，這樣既消滅了死腔，降低了感染又刺激組織增生，又有利于壓瘡創面的修復。歐美負壓創傷治療學會[7]（Negative Pressure Wound Therapy，NPWT）的基礎理論研究顯示，在-125～-450 mmHg （-0.017～-0.060 MPa）的負壓下，前48 h持續吸引；以后行吸5 min，停2 min的間斷吸引法。此研究符合創面修復的病理循環周期，有利于細胞的有絲分裂和蛋白合成，有利于各種組織再生和肉芽生長，加速創傷愈合過程。

2 吸引模式的設計

本專用吸引器設計有兩大類吸引模式：固定模式和可編程模式。

2.1 固定模式

固定模式有3種： model 1、model 2、model 3。該模式由系統設定的壓力大小、吸引時間都固化在程序里面。在工作的過程中參數可更改，但改動的參數關機后自動恢復到默認值；開機后可直接選擇固定模式中的某一模式進行治療。

固定模式是根據歐美負壓創傷治療學會的基礎理論研究數據基礎上歸納、設計的。使用時，直接選擇其中某種模式，操作簡單、方便。3種模式的參數設置如下： model1是低負壓吸引，壓力約為-130 mmHg（-17.3 kPa）；model2為中壓吸引，負壓值約為-287 mmHg（-38 kpa）；model3高負壓吸引，壓力值為-450 mmHg（-60kPa）。3種模式在默認情況下是實行前48 h持續吸引，以后行吸5min，停2 min 的間斷吸引形式。在持續吸引期間可根據病情需要，人為跳到間歇吸引、延長持續吸引時間或其他步驟。固定模式較簡，調節靈活，不需要設置什么參數，適合于較輕的患者和不要求很有經驗的醫生使用。

2.2 可編程模式

可編程模式通過設定負壓值、連續吸引時間、間斷吸引時間，吸、緩時間比等參數，以滿足不同臨床要求。

可編程模式采用吸引的負壓值與持續時間相結合的思想，通過轉換模式實現梯度吸引、持續吸引、間斷吸引及2種或2種以上混合的多種吸引模式，供醫生選擇。各種模式的參數設置如下：梯度模式的初始值（17～60 kPa）、遞減或遞加值（0～40 kPa）、每一梯度持續時間（0～99 min）；間斷模式中的負壓值（17～60 kPa）、吸引時間（0～99 min）、緩沖時間（0～99 min）。

此模式要求操作者有一定的經驗，根據壓瘡的深淺、面積大小及壓瘡的分期等因素進行設置，治療期間依據病情的變化可人為地轉換到其他模式或步驟操作，比固定模式更加靈活方便。

3 硬件設計

吸引器的結構設計，見圖1。為了實現吸引器的智能化工作，本研究采用ATMEL公司的ATMEGA16單片機。AVR單片機[8-13]可使用ISP在線下載編程方式，即把PC機上編譯好的程序寫到單片機的程序存儲器中，不需購買仿真器、編程器、擦抹器和芯片適配器等，就可進行AVR單片機的調試及開發應用。AVR程序寫入是直接在電路板上進行程序修改、燒錄等操作，不像以往那樣要從板上取下器件進行燒錄。這樣非常方便產品升級，節省很多開發費用。ATMEGA16單片機還提供了10位精度的模數轉換器（ADC），不需要使用外部的ADC。有效地利用片上的資源，減少外圍元件，使系統設計緊湊、使用方便，同時降低硬件成本。本設計采用3×3矩陣鍵盤、LCD12864液晶顯示屏、MPX2100DP壓力傳感器、低噪音的負壓泵等。其中，ATMEGA16單片機要實現的主要功能：① 建立菜單并刷新LCD上的顯示；② 響應按鍵中斷及處理；③ 壓力的檢測及負壓泵的控制；④ 顯示工作過程中的實時工作壓力。部分電路原理圖，見圖2。

4 軟件設計

ATMEGA16單片機支持高級語言及匯編語言，可通過串口將程序下載到單片機中，且程序存儲器擦寫可達10000次以上。本設計采用C語言開發，軟件采用模塊化編程。使用AVR Studio 5.0開發環境和PROGISP在線下載軟件。在實驗過程中，選中“數據改變下載”功能復選框，當有數據改變或程序更改時，軟件自動下載到單片機上并運行，即刻可以檢驗程序設計是否正確，非常方便程序的調試。節省了仿真器、編程器等元件，大大節省了開發所需要的硬件環境資源。程序的主要功能：系統復位初始化、鍵盤按鍵中斷與處理、各種參數的設置、壓力的檢測與顯示等。程序流程，見圖3。

框圖的上半部分是參數的設置過程，下半部分是運行過程。運行過程如下：當各參數都設置完畢后按啟動鍵，儀器開始運行。首次啟動負壓泵，CPU不斷循環檢測貯液瓶及貯氣瓶的壓力并顯示實際工作壓力，當貯液瓶的壓力低于設定值時，貯氣瓶與貯液瓶的電磁閥開，貯液瓶壓力增加；當檢測到貯氣瓶的壓力低于設定值時，啟動負壓泵，壓力到達設定值時，停止負壓泵。這樣周而復始，直到治療結束或人為中斷。

5 結束語

壓瘡專用吸引器以ATMEGA16單片機系統為控制核心，充分運用了芯片的功能及特點，使較簡單的外圍電路實現了專用吸引器的所有功能，克服了傳統吸引器只能連續運行30 min的致命弱點，使負壓封閉引流技術能得以更大的推廣與應用。

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[11] 劉瑞新.Protel DXP原理圖設計[M].北京:機械工業出版社, 2004.

[12] 張華宇,謝鳳芹,李躍輝,等.AVR 單片機基礎與實例進階[M].北京:清華大學出版社,2012.

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Development of Special Attractor for Pressureulcers

ZHANG Yu1, PAN Di2
1.Equipment Department, The Fourth Affiliated Hospital of Guangzhou Medical College, Guangzhou Guangdong 511447, China; 2.Equipment Department, The First Affiliated Hospital of Guangzhou Medical College, Guangzhou Guangdong 510120, China

Objective To develop special attractors for pressure ulcers which own many kinds of attract mode control procedures, could make the vaccum sealing drainage(VSD) achieve the best result. Methods By taking ATMEGA16 single chip microcomputer (SCM) as control core, adequately utilizing the function and character of chip, hardware system of special attractors for pressure ulcers developed is convenient, and the software program is f exible. Results This equipment could offer many kinds of medical model, such as intermittent attract, continued attract, gradient attract and so on, and its pattern conversion is convenient and f exible. At the end of abnormal condition or treatment, it can send out sound and light alarm, thereby, reduce search times and labour intensity of medical workers. Conclusion Compared with traditional attractor, this equipment could overcome the defect of limited continuous operation time, and promote the application of VSD.

special attractors for pressure ulcer; vaccum sealing drainage(VSD); single chip microcomputer; pressure ulcer treatment

TH777

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2012.09.011

1674-1633(2012)09-0053-03

2012-05-07

2012-07-18

作者郵箱：zhyu_1@tom.com