基于STM32的手动内窥镜清洗消毒机的设计与实现

摘要

医用内窥镜主要用于外科手术和常规医疗检查中，与传统的外科手术相比，医用内窥镜的微创外科手术技术已经得到了医生和患者的广泛接受。内窥镜镜头深入患者体内，能够精确快速地诊断出拍片无法看到的病症，给广大患者和医疗人员带来方便。但目前在对使用后的内窥镜进行清洗消毒过程中存在着诸多隐患，比如内窥镜的清洗消毒不规范导致人体的二次感染。传统的内窥镜清洗方法主要是人工清洗，但该方法落后且效率低下，此外，还存在操作人员清洗不合格的情况，从而增加了病患被感染的机率。因此实时地监测内窥镜清洗消毒流程、提高清洗消毒的效率以及避免病患因为清洗消毒不合格造成感染显得尤为重要;建立智能化、可靠性高、稳定度好的内窥镜清洗消毒机与内窥镜清洗消毒质量追溯系统是医患双方的迫切需求。论文以此为切入点展开深入的探索和研究，并找到了良好的解决办法，使得论文的选题具有重要的意义与应用价值。
　　本文全面的研究了国外医疗行业内窥镜清洗消毒的现状，分析了手动内窥镜清洗消毒机的总体框架和功能需求，从而设计出了手动内窥镜清洗消毒机的灌流器控制面板的硬件系统和软件系统、主机数据中心软件和内窥镜清洗质量追溯系统，分析了各功能模块所涉及的原理和技术。手动内窥镜清洗消毒机对内窥镜清洗消毒的所有环节进行了识别、管理、监控，这样不仅代替了传统的清洗消毒手段和人工记录数据的方法，严格规范了内窥镜清洗消毒的流程，避免了因人为原因而导致的病患安全隐患;同时相应的内窥镜清洗消毒操作过程及信息存储在PC服务器的数据库中，便于医患双方对其进行查询，具备了数据追溯、实时监控、错误预警等功能。
　　该系统采用意法半导体公司的基于Cortex-M3内核的STM32芯片作为灌流器控制面板的微处理器，STM32专用于低成本、高性能、低功耗的嵌入式应用开发;采用终端机作为负责收集数据的主机设备。在实现数据通信过程中，采用STM32芯片的串行通信接口外接RFID读卡器作为灌流器控制面板采集信息端口，键盘和数码管显示作为灌流器控制面板的人机交互，RS485总线负责灌流器控制面板与主机数据中心之间的通信，Socket通信实现主机数据中心与PC服务器之间的信息交换。
　　论文最后对手动内窥镜清洗消毒机的硬件系统、软件系统以及内窥镜质量追溯系统进行了调试和测试，并对数据进行了综合分析;研究了测试过程中遇到的问题，并提出相应的解决方法，测试结果证实手动内窥镜清洗消毒机可达到清洗消毒技术指标，系统稳定，可靠性高，能实现内窥镜的智能化、高效化清洗消毒的目的。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 课题来源

1．3 国内外研究现状及发展趋势

1．4 本文的主要工作内容

1．4．1 课题研究内容与目的

1．4．2 本文的组织结构

第2章 内窥镜清洗消毒机系统总体规划

2．1 系统硬件设计方案

2．1．1 灌流器控制面板功能需求分析

2．1．2 灌流器控制面板微处理器芯片

2．1．3 灌流器控制面板微处理器的I／O资源分配

2．1．4 主机数据中心模块分析

2．1．5 主机模块选型

2．2 系统软件设计方案

2．2．1 灌流器控制面板软件设计

2．2．2 主机数据中心软件设计

2．2．3 系统主程序流程

2．3 内窥镜清洗质量追溯系统规划

第3章 内窥镜清洗消毒机硬件设计

3．1 系统总体硬件电路设计

3．1．1 硬件系统框架的设计

3．1．2 灌流器控制面板硬件设计

3．1．3 灌流器控制面板硬件设备选型

3．2 灌流器控制面板通信模块电路设计

3．2．1 读卡器串口通信模块电路设计

3．2．2 RS485接口电路设计

3．3 控制系统基本外围电路设计

3．3．1 电源模块及转换电路设计

3．3．2 复位电路

3．3．3 晶振电路

3．3．4 处理器JATG接口

3．4 数码管显示电路设计

3．5 键盘电路设计

3．6 拨码开关电路设计

3．7 LED灯设计

3．8 继电器电路设计

3．9 控制面板PCB设计与制作

3．9．1 PCB设计要求

3．9．2 控制面板PCB设计

第4章 内窥镜清洗消毒机软件设计

4．1 软件开发环境

4．2 灌流器控制面板软件设计

4．2．1 系统初始化模块

4．2．2 读卡器串口通信模块软件设计

4．2．3 RS485通信模块软件设计

4．2．4 拨码开关模块软件设计

4．2．5 按键控制模块软件设计

4．3 主机数据中心软件设计

4．3．1 RS485通信模块软件设计

4．3．2 socket通信软件设计

4．3．3 线程间通信

4．4 内窥镜清洗流程的实现

第5章 系统的调试与测试

5．1 硬件电路调试

5．2 系统运行测试

5．3 内窥镜清洗质量追溯系统

5．3．1 追溯系统功能介绍

5．3．2 追溯系统工作原理

5．3．3 追溯系统运行

总结与展望

总结

展望

致谢

参考文献

攻读学位期间取得学术成果

附录