莫钊 （南昌工程学院 南昌市 330099）
郑青 （江西特力麻醉呼吸设备有限公司 南昌市 330029）
刘志明 （南昌工程学院 南昌市 330099）
摘要 介绍了一种镇痛气体吸入器的设计及实现方法。该吸入器采用AT89C55WD 单片机为控制核心，具备吸入气体流量实时显示，压力、流量双重触发。文中介绍了吸入器的系统组成和电路组成, 并对单片机系统硬件结构及软件设计作了具体说明。
关键词 单片机；AT89C51WD；镇痛；
1、引言
如何使产妇清醒、无痛苦地分娩、诞生新的生命为人们所追求，无痛分娩也是产科临床急待解决的一个重要课题。经过长期的探索和研究，国内外临床目前已普遍采用吸入笑气进行分娩镇痛。通过临床研究应用表明：笑气分娩镇痛与其它分娩镇痛方法相比，具有下列优点：①镇痛效果好，能大大缩短产程；②不影响分娩方式，不抑制胎儿呼吸及循环功能，不增加产后出血量，安全，无明显剧反应；③产妇始终保持清醒，能主动配合完成分娩；④显效快，作用消失亦快，无蓄积作用；⑤有甜味，无呼吸道刺激，产妇乐意接受；⑥使用方便，不需专职麻醉师，可达到理想的分娩镇痛要求。
镇痛气体（笑气）的吸入目前在临床上一般通过机械按需阀来简单控制，无法进行吸入气体的流量触发、显示与控制，而只能进行简单的操作。由于产妇对疼痛感觉不一，易造成产妇吸入过量或吸入不足，难以满足产妇镇痛的需要。为此，我们研制了采用单片机控制的镇痛气体吸入同步装置，较好的解决了机械按需阀控制存在的问题。
2 结构与原理
该吸入器装置由气路及控制电路两部分组成，图1是整个装置的结构框图。由压缩钢瓶提供的压缩安桃乐（ENTONOX）气体（内含50％笑气和50％氧气），经减压阀将混合气体的压强减至0.2MPa，送往流量控制阀。流量阀的开启由产妇通过呼吸面罩自主吸气触发，触发方式可为吸气压力触发或流量触发双重方式，通过单片机对吸气压力、吸气流速的检测，控制流量阀的启闭，满足产妇对镇痛气体的吸入量要求，同时送气量由装置上的数码管实时显示。当钢瓶内混合气体压力过低或停电时吸入器能立即产生声光告警，提醒使用者注意。装置还设有手动送气按钮，在停电后的应急处理中，可利用手动按钮方式送气。
图1 系统结构框图
该吸入器主要性能如下：
1.同步触发压力：-0.15kPa，允差±15%；
2.流量触发灵敏度：0.3L/min，允差±15%；
3.供气压力不足报警：不大于0.05MPa；
4.气量范围：50～1000ml／次；
5.减压器限定输出压力：0.2Mpa，允差±15%；
6.手控阀进气口径Ф1.2mm；手控输出流量不小于400ml/次；
7.断电报警：立即报警，持续时间不小于120S；
3 硬件结构设计
本系统硬件主要由单片机、键盘、显示数码管、A／D转换芯片、流量电磁阀、供气压力传感器、气道压力传感器、气体流量传感器及声光报警等部分电路组成。
单片机因其功能丰富，软件设计灵活，体积小且价格低廉，工作可靠性高，在医疗器械设备上得到了广泛的应用。本设计采用了ATMEL公司生产的AT89C55WD单片机作为其中央控制器，通过相应的外围电路及软件实现装置所需的功能。
3.1单片机
AT89C55WD是一种Flash Rom型单片机，它包含了一个8位CPU、20KB的程序存储器、256字节RAM、4个并行I／O口、一个全双工串行口，3个16位定时/计数器、6个中断源等功能部件，资源丰富，功能强大。由于软件设计十分方便，通过软件设计，在一定程度上可简化硬件电路，增强工作性能。考虑到吸入器装置不间断工作的要求及其它设备干扰的可能性，设计中必须考虑多种抗干扰措施，防止程序意外跑飞，出现死机。本设计中除软件上考虑抗干扰的措施外，还充分利用了AT89C55WD片内的看门狗功能，以提高装置的可靠性。
3.2压力传感器
吸入器需要检测的压力包括压缩钢瓶输出的镇痛气体供气压力和产妇吸气产生的气道压力。气道压力传感器采用的是Honeywell公司生产的40PC系列微压传感器，压力检测范围为±1psi。它将呼吸通道内的供气及吸气压信号，经A／D转换并通过软件平滑滤波，滤除杂波及干扰信号后，送往AT89C55WD单片机，由单片机据此压力信号值检测产妇的吸气信号，通过指令产生开阀动作。
供气压力传感器采用了摩托罗拉公司生产MPX5700，其检测压力范围为0~700Kpa。单片机通
本文关键字：单片机 综合-其它，单片机-工控设备 - 综合-其它
