基于UC/OS-Ⅱ的腹腔灌注热化疗仪的优化设计

　　1 引言

　　在临床治疗过程中发现，胃肠道癌患者手术后生存率低的主要原因是腹腔内癌细胞的转移。通过采用热疗和化疗相结合的复合疗法，用导管直接将 43.5℃的药液送病灶局部并维持一定的治疗时间，可以有效杀灭肿瘤细胞而对正常细胞无害，从而防止肠胃道癌的复发，提高患者术后生存率。

　　采用热疗和化疗相结合的复合疗法的腹腔灌注热化疗仪具有精确恒温控制、药液流速匹配、过温报警和实时温度显示等多种功能，并且要求仪器具有很高的可靠性和稳定性。

　　UC/OS-II是一个源码公开的实时嵌入式操作系统，源代码为C语言，有很强的移植性，能单独在一个 CPU上运行，非常适合应用在仪器仪表的内嵌微控制器上。通过引入 UC/OS-II，利用其多任务管理、实时性、任务间通信等特点, 使仪器仪表具备多功能性、处理及时和易于控制等优点。自发布以来，在很多领域成功应用该实时内核的实例充分证明了它的实用性和可靠性。

　　2系统原理

　　系统根据腹腔灌注热化疗仪的临床技术指标设计，采用高性能 8 位单片机 80C552 实现温度控制，其主要的硬件构架如图 1 所示。由温度检测模块、温度控制及流速匹配模块、过温报警模块、键盘处理模块、系统功能显示模块等组成。

　　其主要功能如下：

　　(1)温度检测模块

　　通过温度传感器检测各点的温度数字量值，供其他模块做控制用。T1 的检测采用铜电阻，配以常规的电桥及运放得到准确的温度值。为了减少成本，降低电路的复杂性，T2、T3、T4、T5 的测量用的是数字温度传感器 DS18B20。DS18B20 测温范围为-55~+125℃，分辨率为 0.1℃，温度转换时间不超过 750ms。

　　(2)温度控制

　　通过参考 T1、T2、T5 的值，经 PID 算法处理后，调节加热电路的功率来控制腹腔内的温度 T3、T4。加热电路调功实际上是占空比调节，由 80C552 用软件在P1.3 引脚产生触发脉冲，经过零同步脉冲同步后由晶闸管光电耦合器控制可控硅的通断，从而调节电阻加热器功率。

　　(3)流速匹配模块

　　蠕动泵用直流三相步进电机驱动，80C552 自带PWM 脉宽频率控制器，还有 PWM+及 PWM-脉宽调制器根据预定的算法调节 PWM 的脉宽频率及占空比来调节蠕动泵的速度。腹腔内药液的温度越接近设定标准值(43.5℃)时，通过 PID 算法控制调功电路，药液的流速减慢，治疗的时间加长;反之，流速加快，药液停留的时间变短。

　　(4)键盘设置及处理模块

　　为使仪器具有良好的人机交互，通过键盘对温度控制的参数进行设置，并在产生过温报警时执行停止/开始加热、停止/运行蠕动泵、显示各点温度等中断操作。