全自动吸痰机的制作方法

本发明涉及一种医疗器械，特别涉及全自动吸痰机。

背景技术：

在本发明做出之前，市场上成熟的电动吸痰机都是手动操作的，需要专业的护理人员才能完成吸痰工作，当病人需要被吸痰时，护理人员就会手动将吸痰管通过口腔或者鼻腔插入病人的咽部，在负压的作用下完成吸痰动作。由于这种吸痰方式比较传统，自动化程度较低，必须要投入额外的人力，操作比较繁琐，所以使用很不方便。而且在夜晚的时候，没有护理人员在病人身边，这种吸痰器就不能为病人吸痰，所以这种传统的吸痰器使用时很受人员和时间条件的限制，必须要有专业人员操作。

技术实现要素：

本发明的目的就在于克服上述缺陷，研制一种全自动吸痰机。

全自动吸痰机，其主要技术特征在于，机械臂一端连接在升降台上，机械臂另一端连接摄像头，升降台滑动连接在电动十字滑台上，吸痰管一端上方安装摄像头，吸痰管另一端连通电动吸痰器，振动传感器、电动吸痰器连接处理器模块。

所述机械臂呈水平状，摄像头呈竖直状，摄像头的镜头向下。

所述吸痰管一端被小步进电机的转轴和夹送辊驱动。

所述吸痰管上贴附声音传感器。

本发明另一技术方案是：

全自动吸痰机的吸痰方法，其特征在于步骤如下：

(1)振动传感器紧贴在病人后背上，检测是否有咳嗽信号；

(2)摄像头采集图像并送到处理器模块分析；

(3)根据图像处理结果，找到气管被切开的植物人患者气管造口管位置；

(4)启动电动真空吸痰机工作，小步进电机驱动吸痰管插入气管造口管；

(5)吸痰管插入过程中碰到痰液时传出爆裂声或者电机夹送吸痰管位移超过设定值时电机停止夹送，贴附在吸痰管上的声音传感器感受到有痰液被吸取的声音后，继续抽吸10秒后，电机反转抽回吸痰管；

(6)机械臂运动到清水杯位置，抽吸清洗数秒，进入待机状态，继续监测咳嗽信号。

本发明的优点和效果在于使用不受时间限制，即当病人发出咳嗽信号时，振动传感器会检测到病人需要被吸痰，全自动吸痰机就开始工作，不需要操作人员就可以为病人进行吸痰，尽管不需要护理人员来操作，其吸痰效果也能达到护理人员的水平。较传统的电动吸痰器，解放了人力，解决了病人在夜间需要被吸痰的困扰。每次吸痰作业后，机械臂自动把吸痰管插入清洗液中吸入清洗液进行简单清洗，护理人员应该每天数次进行人工彻底清洗。主要应用对象为气管切开的植物人，在几年甚至十几年的存活期间，随时需要护理人员提供吸痰操作，特别是深更半夜家人需要休息，病人需要咳痰的情况下。

全自动吸痰机的主要部件有电动吸痰器，摄像头，升降台，电动十字滑台，机械臂，控制盒，声音传感器等。机械臂的一端安装在升降台上，机械臂另一端装有摄像头，机械臂是水平安装的，摄像头竖直安装，即镜头竖直向下。升降台安装在电动十字滑台上，电动吸痰器吸痰管紧靠摄像头安装，吸痰管由类似于连续焊接送丝机构驱动。摄像头数据线，升降台电机线和电动十字滑台的电机线接到控制盒里的控制板上。控制板上还接有振动传感器和电动吸痰器的开关控制线，控制板上接的振动传感器紧贴在病人后背。本发明针对的病人是气管被切开的植物人，当病人咳嗽时，就意味着有痰，需要被及时吸出，此时放在病人背后的振动传感器检测到咳嗽信号，控制盒里的处理器启动全自动吸痰机开始工作，摄像头开始拍摄图像并传送给处理器，处理器进行图像处理判断气管造口管的位置并对电动十字滑台的电机生成相应的运动指令，电动十字滑台运动到指定位置，此时的摄像头对准气管造口管，小步进电机运动，吸痰管被送入气管造口管，在负压的作用下电动吸痰器开始吸痰，待吸痰完成后吸痰管被移动到指定容器中进行简单清洗，随后小步进电机反向运动，吸痰管被收回，整个吸痰动作完成。

附图说明

图1——本发明结构原理示意图。

图2——本发明控制系统主要模块示意图。

图3——本发明一次吸痰过程程序流程图。

图中各标记表示对应的部件名称如下：

摄像头1、机械臂2、小步进电机3、吸痰管4、升降台5、电动十字滑台6、电动吸痰器7、控制盒8、振动传感器9、声音传感器10。

具体实施方式

本发明是一个闭环控制系统，它的主要部件有摄像头1、机械臂2、小步进电机以及从动轮3、吸痰管4、升降台5、电动十字滑台6(或者是两台舵机)、电动吸痰器7、控制盒8、振动传感器9、声音传感器10。

如图1所示：

机械臂2的一端安装在升降台5上方，机械臂2的另一端装有摄像头1，机械臂2是水平安装的，摄像头1竖直安装，即摄像头1的镜头竖直向下。升降台5滑动安装在电动十字滑台6上，电动吸痰器7的吸痰管4紧靠摄像头1安装，吸痰管4被小步进电机3的转轴上的驱动轮夹住。摄像头1数据线，升降台5的电机线和电动十字滑台6的电机线接到控制盒8里的控制板上，振动传感器9通过两根导线连在控制板上，振动传感器9紧贴在病人后背上，用于采集咳嗽引起的振动信号，吸痰管4上贴附声音传感器10。

摄像头1采用的是0v7620型号的摄像头。

如图2所示：

摄像头1连接电源模块、k60p100m100sf2处理器，电源模块给摄像头1、k60p100m100sf2处理器和电机驱动模块供电，振动传感器9连接在k60p100m100sf2处理器上。k60p100m100sf2处理器与摄像头1、振动传感器9和电机驱动模块，其作用是接受咳嗽信号、图像处理并且发送纠偏信号等。

该系统关键的技术是图像处理技术，选择了0v7620摄像头作为该系统的图像采集设备。考虑到图像处理需要运行速度快、处理能力强的芯片作为处理器，所以图像处理部分选用的是基于armcortextm-m4内核32位微控制器k60p100m100sf2作为处理器，由于微控制器k60p100m100sf2位数较多，功能强大，同时也作为整个系统的处理器。

本发明应用过程简要说明如下并如图3所示：

k60p100m100sf2处理器一直处于检测传感器信号的状态，由于振动传感器9紧贴在病人后背，检测是否有咳嗽信号，如果没有，继续保持检测状态，如果有，即有咳嗽时震动信号增大，从而被振动传感器9检测出咳嗽，此时k60p100m100sf2处理器发出图像识别的启动信号，摄像头1开始采集图像，将采集到的信号传送给k60p100m100sf2处理器，k60p100m100sf2处理器分析摄像头1采集到的图像，然后将纠偏信号传送给电机执行机构，即电动十字滑台6的电机，电机接收信号并通过电动十字滑台6带动吸痰管在x和y方向上运动，调整摄像头1与气管造口管的位置，看吸痰管4是否达到目标位置，如果未达到，则摄像头1再次采集图像并将图像传送给k60p100m100sf2处理器分析，重复传送纠偏信号，直至吸痰管4达到正确位置，如果吸痰管4达到目标位置，则进入下一程序；由于吸痰管4较软，吸痰管4与气管造口管越近越好，所以此时升降台5下降到合适的高度，小步进电机3电机轴上的轮子与从动轮一起夹送出吸痰管4，吸痰管4会从气管造口管进入气道，吸痰管4插入过程中碰到痰液时传出爆裂声或者电机夹送吸痰管4位移超过设定值时电机停止夹送，贴附在吸痰管4上的声音传感器10感受到有痰液被吸取的声音后，继续抽吸10秒，吸痰完成后，吸痰管4在机械臂2的运动下到清水杯位置，抽吸清水清洗数秒，等到第二天会被护理人员或者家人仔细清洗干净，随后小步进电机3反向转动将吸痰管4收回，升降台5上升，此时电动吸痰机进入待机状态，k60p100m100sf2处理器继续监测咳嗽信号。这种方法的优点是在无人干预的情况下就能定位病人喉部气管造口管位置，并且可以随时工作，实时性好，不受限制，而且精度高，可以准确地定位病人的气管造口管。