压疮专用吸引器的研制

张 瑜 ，潘 弟

1.广州医学院第四附属医院 设备科，广东 广州 511447；

2.广州医学院第一附属医院 设备科，广东 广州 510120

压疮专用吸引器的研制

张 瑜1，潘 弟2

1.广州医学院第四附属医院 设备科，广东 广州 511447；

2.广州医学院第一附属医院 设备科，广东 广州 510120

目的 研制具有多种吸引模式控制程序的压疮专用吸引器，使其负压封闭引流技术（VSD）达到最佳效果。方法 以ATMEGA16单片机系统为控制核心，充分运用芯片的功能及特性，使开发的压疮专用吸引器硬件结构简捷、软件程序灵活。结果 该仪器可提供间歇吸引、持续吸引、梯度吸引等多种治疗模式，且模式转换方便、灵活。在异常情况或治疗结束时能发出声、光报警，从而减少了医护人员的巡查次数，降低了劳动强度。结论 该仪器克服了传统吸引器持续运行时间短的弱点，使负压封闭引流技术能得以更大的推广与应用。

压疮吸引器；负压封闭引流术；单片机；压疮治疗

0 前言

压疮（Pressure Ulcer，PU）也称褥疮，是由于局部组织持续受压，造成血液循环障碍，局部持续缺血、缺氧、营养不良而导致的软组织溃烂和坏死[1-2]。随着我国人口老龄化比重的增加及肿瘤、心脑血管等疾病发病率不断增高，压疮的发病率也不断上升。压疮的防治一直是困扰临床医务人员的难题，它不仅增加患者的痛苦和经济负担，而且影响疾病的康复。探索理想的压疮治疗方法已成为国内外医疗机构共同追求的目标[3-6]。

压疮的治疗有多种方法，以往的治疗方法包括保守治疗及常规手术治疗。保守治疗主要通过增加全身营养，加强压疮处护理，减轻局部受压，创口局部换药，清除坏死组织，促进肉芽生长和上皮愈合。保守治疗主要适用于范围小、深度浅的压疮。常规手术治疗主要是在创面保守治疗的基础上对一些深度深、范围广、局部感染严重的创口进行扩创、自体皮移植术以及邻近组织皮瓣转移修复等手术。但压疮的创面常存在严重的细菌感染，自体皮移植及皮瓣转移术后易发生皮片、皮瓣坏死和创面感染等并发症。负压封闭引流技术（Vaccum Sealing Drainage，VSD）的应用恰好解决了常规手术的不足。为了更好地应用VSD治疗压疮及较大面积的创伤，我们研发了多种吸引模式控制程序，使其VSD达到最佳效果。

1 VSD

采用VSD可使创口封闭，以阻止外部细菌的入侵。通过医用高分子泡沫材料与创面分隔，全部创面进行负压引流，且引流物被微孔分割后再吸人引流管，避免了传统的引流管与创面直接、有限的接触而导致的引流不充分及引流管易堵塞的问题。持续负压吸引能及时去除创面渗出液、细菌及脱落坏死组织。去除了细菌生存的培养基，也就减少了创面感染的机会。负压可刺激组织增生，改善局部微循环，减轻水肿，形成一个血循环良好的肉芽创面，这样既消灭了死腔，降低了感染又刺激组织增生，又有利于压疮创面的修复。欧美负压创伤治疗学会[7]（Negative Pressure Wound Therapy，NPWT）的基础理论研究显示，在-125～-450 mmHg （-0.017～-0.060 MPa）的负压下，前48 h持续吸引；以后行吸5 min，停2 min的间断吸引法。此研究符合创面修复的病理循环周期，有利于细胞的有丝分裂和蛋白合成，有利于各种组织再生和肉芽生长，加速创伤愈合过程。

2 吸引模式的设计

本专用吸引器设计有两大类吸引模式：固定模式和可编程模式。

2.1 固定模式

固定模式有3种： model 1、model 2、model 3。该模式由系统设定的压力大小、吸引时间都固化在程序里面。在工作的过程中参数可更改，但改动的参数关机后自动恢复到默认值；开机后可直接选择固定模式中的某一模式进行治疗。

固定模式是根据欧美负压创伤治疗学会的基础理论研究数据基础上归纳、设计的。使用时，直接选择其中某种模式，操作简单、方便。3种模式的参数设置如下： model1是低负压吸引，压力约为-130 mmHg（-17.3 kPa）；model2为中压吸引，负压值约为-287 mmHg（-38 kpa）；model3高负压吸引，压力值为-450 mmHg（-60kPa）。3种模式在默认情况下是实行前48 h持续吸引，以后行吸5min，停2 min 的间断吸引形式。在持续吸引期间可根据病情需要，人为跳到间歇吸引、延长持续吸引时间或其他步骤。固定模式较简，调节灵活，不需要设置什么参数，适合于较轻的患者和不要求很有经验的医生使用。

2.2 可编程模式

可编程模式通过设定负压值、连续吸引时间、间断吸引时间，吸、缓时间比等参数，以满足不同临床要求。

可编程模式采用吸引的负压值与持续时间相结合的思想，通过转换模式实现梯度吸引、持续吸引、间断吸引及2种或2种以上混合的多种吸引模式，供医生选择。各种模式的参数设置如下：梯度模式的初始值（17～60 kPa）、递减或递加值（0～40 kPa）、每一梯度持续时间（0～99 min）；间断模式中的负压值（17～60 kPa）、吸引时间（0～99 min）、缓冲时间（0～99 min）。

此模式要求操作者有一定的经验，根据压疮的深浅、面积大小及压疮的分期等因素进行设置，治疗期间依据病情的变化可人为地转换到其他模式或步骤操作，比固定模式更加灵活方便。

3 硬件设计

吸引器的结构设计，见图1。为了实现吸引器的智能化工作，本研究采用ATMEL公司的ATMEGA16单片机。AVR单片机[8-13]可使用ISP在线下载编程方式，即把PC机上编译好的程序写到单片机的程序存储器中，不需购买仿真器、编程器、擦抹器和芯片适配器等，就可进行AVR单片机的调试及开发应用。AVR程序写入是直接在电路板上进行程序修改、烧录等操作，不像以往那样要从板上取下器件进行烧录。这样非常方便产品升级，节省很多开发费用。ATMEGA16单片机还提供了10位精度的模数转换器（ADC），不需要使用外部的ADC。有效地利用片上的资源，减少外围元件，使系统设计紧凑、使用方便，同时降低硬件成本。本设计采用3×3矩阵键盘、LCD12864液晶显示屏、MPX2100DP压力传感器、低噪音的负压泵等。其中，ATMEGA16单片机要实现的主要功能：① 建立菜单并刷新LCD上的显示；② 响应按键中断及处理；③ 压力的检测及负压泵的控制；④ 显示工作过程中的实时工作压力。部分电路原理图，见图2。

4 软件设计

ATMEGA16单片机支持高级语言及汇编语言，可通过串口将程序下载到单片机中，且程序存储器擦写可达10000次以上。本设计采用C语言开发，软件采用模块化编程。使用AVR Studio 5.0开发环境和PROGISP在线下载软件。在实验过程中，选中“数据改变下载”功能复选框，当有数据改变或程序更改时，软件自动下载到单片机上并运行，即刻可以检验程序设计是否正确，非常方便程序的调试。节省了仿真器、编程器等元件，大大节省了开发所需要的硬件环境资源。程序的主要功能：系统复位初始化、键盘按键中断与处理、各种参数的设置、压力的检测与显示等。程序流程，见图3。

框图的上半部分是参数的设置过程，下半部分是运行过程。运行过程如下：当各参数都设置完毕后按启动键，仪器开始运行。首次启动负压泵，CPU不断循环检测贮液瓶及贮气瓶的压力并显示实际工作压力，当贮液瓶的压力低于设定值时，贮气瓶与贮液瓶的电磁阀开，贮液瓶压力增加；当检测到贮气瓶的压力低于设定值时，启动负压泵，压力到达设定值时，停止负压泵。这样周而复始，直到治疗结束或人为中断。

5 结束语

压疮专用吸引器以ATMEGA16单片机系统为控制核心，充分运用了芯片的功能及特点，使较简单的外围电路实现了专用吸引器的所有功能，克服了传统吸引器只能连续运行30 min的致命弱点，使负压封闭引流技术能得以更大的推广与应用。

[1] 牟军,牟晓欣.封闭式负压吸引术在压疮治疗中的应用[J].浙江临床医学,2010,12(12):160-161.

[2] 江雪莲.负压引流在Ⅳ期压疮治疗中的效果观察[J].护士进修杂志,2010,25(5):472-473.

[3] 蔡丽萍,徐惠云.5例糖尿病溃疡患者应用VSD负压引流术的护理体会[J].当代护士,2012,(1):23-24.

[4] 沈勇.封闭式负压吸引技术治疗肢体大面积组织缺损[J].实用手外科杂志,2007,21(2):106-107.

[5] 李云飞,李永忠.封闭式负压吸引术在地震伤创面治疗中的应用[J].西部医学,2009,21(2):322-323.

[6] 华建康,宋占杰.基于AVR单片机的通用控制板[J].数字技术与应用,2012,(2):109.

[7] 裘华德.负压封闭引流技术[M].2版.北京:人民卫生出版社, 2008.

[8] 陈春梅,王丽华,顾海燕,等.智能测控压疮翻身床的研制[J].中国医疗设备,2012,27(1):16-18.

[9] 杨丰,于江江,王敬轩.基于AVR单片机的温度温度测量与报警系统[J].科技风,2009,(8):139-140.

[10] 高建民,翁惠辉.基于AVR单片机的高精度紫外线检测仪的设计[J].自动化与仪表,2012,(1):28-30.

[11] 刘瑞新.Protel DXP原理图设计[M].北京:机械工业出版社, 2004.

[12] 张华宇,谢凤芹,李跃辉,等.AVR 单片机基础与实例进阶[M].北京:清华大学出版社,2012.

[13] 吕福庆,刘剑峰.VSD负压引流术应用于四肢创伤的疗效观察[J].吉林医学,2012,3(7):1446-1447.

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

作者邮箱：zhyu_1@tom.com