气压式肢体血液循环促进仪的设计

　　1　引言

　　以压缩气体为工作介质进行能量和信号的传递的气动技术在自动化生产线中已经得到了广泛应用;在病人肢体康复护理过程中,我们也可以用压缩气体作为工作介质,通过对缠绕于肢体的气囊反复加压和卸压,达到类似推拿和按摩促进肢体血液循环效果,加快病人肢体康复。籍此,本文设计了一种气压式血液循环促进仪器。

　　2　仪器结构及工作原理

　　血液循环促进仪器结构示意图如图l所示。柔软的气囊可以缠绕于肢体;电动空气泵分别通过电磁阀1、电磁阀3与气囊1、气囊2相连接,用于实现对两个气囊充气;在电动空气泵与电磁阀1和电磁阀3连接的管路上连接一个压力传感器,这样只需1个压力传感器即可获得气囊1或者气囊2内的气体压力值;气囊1和电磁阀1、气囊2和电磁阀3之间的管路上分别连接电磁阀2和电磁阀4,用于两个气囊放气。

　　仪器插上市电电源,微控制器上电复位,首先通过控制面板选择仪器工作运行参数:气囊气压值为20~300 mmHg,选定的气囊气压保持时间为2~30 s,工作时间为10~60 min,参数值在显示面板上显示;参数选定后,按下“开始”按健,仪器开始工作:①电磁阀1打开,电磁阀2、3、4关闭,电动空气泵开始通过电磁阀l向气囊1充气,同时微控制器读取压力传感器数值,当气囊1气压达到设定的压力值时,电动空气泵停止充气,电磁阀1关闭。在保持时间到后,电磁阀1、2打开放气,当气囊1气压为0 mmHg时,电磁阀1、2关闭;②同步骤①相同,对气囊2进行充/放气;③重复步骤①、②直到定时工作时间结束,这样即可实现气囊1、2循环充气/放气,使气囊反复压迫、松弛肢体,从而促进血液循环。

　　3　硬件设计

　　气压式血液循环促进仪硬件电路主要包括传感器和A/D转换电路、电磁阀和电动空气泵控制电路、人机接口电路以及看门狗电路,如图2所示。微控制器选用AT89C52单片机,该单片机具有256字节RAM,8K FLASHROM,能够满足仪器控制需求。

　　1)压力传感器和A/D转换电路

　　本仪器采用某公司生产的压力传感器MPXV5050GP,它具有信号调理、温度补偿(-40℃~125℃)和自动校准等功能;A/D转换器采用8位分辨率的TLC549,其内部具有采样保持器,外围扩展元件少,价格低廉。MPXV5050GP输出电压信号为0.2~4.7 V,可以直接和TLC549相连,从而简化了单片机输入通道的设计。

　　2)电磁阀和电动空气泵控制电路

　　本仪器选用额定工作电压为直流12 V的电磁阀和电动空气泵,工作电源由220 V市电经变压、整流、稳压后提供;AT89C52的P1口线经TLP521光电隔离后,由达林顿晶体管阵列ULN2003A驱动电磁阀和电动空气泵,控制4个电磁阀和1个电动空气泵。