移动式消毒车自控装置的设计与制作

刘长水

北京京煤集团总医院 医学工程部，北京 102300

移动式消毒车自控装置的设计与制作

刘长水

北京京煤集团总医院 医学工程部，北京 102300

目的 利用单片机技术对我院目前使用的移动式消毒车进行技术改造，增加自动控制功能。方法 采用AT89C2051单片机，对消毒车管路中的电磁阀门进行自动程序控制，以达到消毒车自动进行消毒的功能。结果 经改造后的设备增加了自动控制功能，减轻了操作人员的劳动强度，更方便进行操作和使用。结论 单片机技术已经应用于各个技术领域，利用单片机技术对在用的设备进行技术改造，可以实现设备自动化控制，可以更进一步地提高设备的使用效果。

移动式消毒车；单片机技术；自动控制

本文导读 >>

课题背景：针对我院血透中心使用的实用新型专利产品“血透中心水处理系统移动式消毒车”存在着手动进行控制、消毒过程中需要频繁扳动各个手动阀门、操作繁琐、劳动强度大、易发生误操作、影响消毒程序正常进行等缺陷，对原消毒车进行了技术改造，设计制作了一套基于单片机控制的自动控制装置。此设计获得了国家实用新型专利（ZL02243465.8）。

实验设计：此装置以AT89C2051单片机为控制核心，操作程序采用MCS-51指令系统的汇编语言编写。在设计制作过程中，为了满足消毒程序及操作自动控制的目的，结合实际工作需要，对设计方案进行了多次修改，对单片机程序及控制电路反复调试，以达到使用方便、操作简单、性能稳定、运行可靠等要求。

应用要点：该设计用单片机控制，取代了以往人工手动操作方式，简化了操作程序，可以实现消毒程序的自动控制，减少了操作步骤，减轻了操作者的劳动强度，同时增强了消毒程序的可靠性和准确性。利用单片机技术对在用的设备进行技术改造，可以进一步实现设备的自动化控制，更好地提高设备的使用效果。

透析用水是血液透析治疗过程中的重要组成部分，其水质直接关系到血液透析的疗效。由于经过处理的透析用水在管路中长期流动， 其管路中会有细菌滋生故需要定期对水处理供水管路进行消毒和细菌培养，以保证透析用水的质量[1]。

对供水管路定期进行消毒，是一项必须的工作。其目的就是杀死出水加压泵、供水管道、管路出水口等部位滋生的细菌，而消毒方法则以化学消毒为好[2,7-10]。

我院血透室水处理间占地面积小、空间狭窄，无法安装固定式管路消毒装置，故每次消毒时都是利用我院自制的专利产品-移动式消毒车进行消毒操作[3]。

1 设计目的

由于原移动式消毒车最初的设计完全是手动进行控制，消毒过程中需要频繁扳动各个手动阀门，操作较为繁琐，劳动强度大，且稍有不慎就易发生误操作，影响消毒程序的正常进行。

为了克服原移动式消毒车存在的缺陷，简化操作程序，增强设备消毒程序的可靠性和准确性，重新对该消毒车进行了技术改造，设计制作了一套基于AT89C2051单片机控制的自动控制装置。

2 设计和制作方法

2.1 管路阀门的改造

在原移动式消毒车所有手动阀门控制的管路中加装了电磁阀门控制的旁路管路，以实现手动/自动控制的转换。改造后的阀门控制管路见图1示意图。

图 1 管路阀门改造示意图

2.2 硬件组成

增加单片机控制的自动控制装置。控制装置主要由单片机、控制按键、电磁阀门驱动电路、声光报警电路和电源电路构成。其电路结构框图如图2所示。

图 2 自动控制装置电路结构框图

2.2.1 单片机。控制装置的核心为AT89C2051单片机。其主要作用是：① 响应按键和显示输出。② 定时器功能，到时自动发出控制信号。③ 输出驱动信号，驱动电磁阀门工作。

AT89C2051是美国ATMEL公司生产的低功耗、高性能CMOS 8位单片机，片内含2K bytes的可系统编程的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统[4]。

2.2.2 控制按键。包括启动按键、复位按键、管路水满按键、消毒桶清洗按键，其作用是向单片机输入相应的控制命令。

2.2.3 阀门驱动电路。阀门驱动电路图如图3所示，主要由PNP型三极管及其周围元件组成。根据程序设定，由单片机向各个电磁阀门发出驱动指令（低电平有效），使相应的三极管导通，电磁阀门线圈通电吸合。同时对应的发光二极管点亮，提示阀门的工作状态[5]。

图 3 电磁阀门驱动电路

2.2.4 声光指示电路。即消毒结束后的声光报警指示电路，由LED（发光）和蜂鸣器（发声）组成。

图 4 控制程序流程图

2.2.5 电源电路。将交流220V输入电压转换为5V和12V直流电压，为控制装置中的单片机和阀门驱动电路、声光指示电路提供工作电压。

2.3 系统软件

AT89C2051单片机的程序采用MCS-51指令系统的汇编语言编写，包括主程序和定时器子程序。其控制程序流程图如图4所示。

3 应用

3.1 操作程序

实际应用中，将消毒车推至水处理间，按以下程序进行操作(见图5消毒管路连接示意图所示)：

图 5 消毒管路连接示意图

(1)将两端带有快速接头的软管，连接反渗机的出水口和消毒车消毒桶的进水入口截门。

(2)将另一根两端带有快速接头的软管, 连接消毒车消毒桶的出水口电磁阀门1和反渗机后端反渗水供水管路的入口。再用一根两端带有快速接头的软管，连接消毒车消毒桶的排水口电磁阀门和排水（即下水）管上。

(3)接通反渗机电源，向消毒车的消毒桶内注入反渗水。

(4)向消毒桶内注入伦拿灵原液，配制成2.5% 的伦拿灵消毒液(具体反渗水量和伦拿灵原液用量视实际需要消毒的管路总长度而定)。

(5)关闭反渗机电源，按下自动控制器的启动按钮，控制器开始工作。

3.2 控制器工作流程

(1)控制器自动将消毒桶的出水电磁阀门1和排水电磁阀门2关闭, 打开混合搅拌电磁阀门3, 接通电机电源, 电机带动离心泵运转, 使桶内消毒液均匀搅拌。

(2)搅拌时间设定为1min，搅拌时间到时后，自动打开消毒桶的出水阀门，关闭混合搅拌阀门，将消毒液注入供水管路。

(3)待供水管路中注满消毒液，在供水管道末端出水口处用试纸法测定伦拿灵消毒液浓度达到要求后, 关闭供水管道末端出水截门, 按下控制器的管路消毒液注满按钮，则消毒桶出水电磁阀门自动关闭，电机停止运转，封闭供水管路消毒6h。

(4)管路消毒时间到达6h后，控制器发出声光信号，指示灯闪亮，蜂鸣器发出声响，提示消毒时间结束。

(5)此时打开反渗机电源，向消毒桶内注入干净的反渗水。

(6)按下控制器的消毒桶清洗按钮，控制器自动打开消毒桶的排水电磁阀门2，接通电机电源，离心泵运转，对消毒桶和离心泵进行清洗。

(7)清洗时间设定为2min，到时控制器自动切断电源，消毒程序结束。

消毒程序结束后，卸掉连接软管，将消毒车移至存放处。再冲洗管路：将血透机置于准备位工作状态，将供水管路盲端与排水管连接，接通反渗机电源，冲洗整个供水管路4h。

4 结果

经过6h的密闭消毒, 可将供水管路进行彻底消毒。 通过对管路消毒后的水样实验室细菌培养检查结果，未见细菌生长，消毒效果可达 100 %[6]。

5 结论

本文介绍的移动式消毒车，占地面积小，移动灵活，操作简便。平时将消毒车放置在不妨碍工作的地方，需要消毒时，将消毒车推至反渗机旁边，用软管连接反渗机和供水管道进行消毒，故极适合水处理房间面积不大的基层单位使用。利用AT89C2051单片机对原手动消毒车进行技术改造后，可以实现自动控制，减少了操作步骤，减轻了操作者的劳动强度。单片机技术已经广泛应用于各个技术领域，利用单片机技术对在用的设备进行技术改造，可以实现设备的自动化控制，更进一步地提高设备的使用效果。

[1] 北京市血液透析质量管理规范[S].北京市卫生局和北京市血液透析质量控制和改进中心,2003.

[2] 赵成武.血液透析机水处理系统的供水管道的消毒[J].医疗设备信息,2006,21(2):72-73.

[3] 刘长水,等.血透中心水处理系统移动式消毒车的设计制作[J].中华医疗器械应用与研究,2003,1(1):46.

[4] 余永权.ATMEL89系列（MCS-51兼容）Flash单片机原理与应用[M].北京:电子工业出版社,2000.

[5] 刘长水,等.用AT89C51单片机设计制作透析用水处理系统数显反冲控制器[J].医疗设备信息,2002,17(7):26-28.

[6] 赵玉兰,等.移动式消毒车在血透供水管路消毒中的应用[J].中国医疗设备,2008,24(11):85-86.

[7] 丛莉.环氧乙烷灭菌的研究进展[J].医疗装备,2004(12):17-18.

[8] 张正进,等.紫外线消毒车的改制及应用[J].中国医学装备, 2005(8):60.

[9] 彭媛娥.血液透析的医院感染管理与控制体会[J].中国血液净化,2004(12):47-49.

[10] 戴铭珠.血液透析过程中护士职业安全问题的探讨[J]现代预防医学, 2008(7):1397.

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

专利：实用新型（ZL02243465.8）。

作者邮箱：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