醫(yī)療針頭銷毀裝置及方法
【專利摘要】一種醫(yī)療針頭銷毀裝置及方法，屬于醫(yī)用機(jī)械領(lǐng)域。本發(fā)明的目的是提供一種在醫(yī)護(hù)人員進(jìn)行注射工作的同時(shí)對(duì)醫(yī)護(hù)工作中所產(chǎn)生的廢棄針頭進(jìn)行自動(dòng)收集和銷毀處理的醫(yī)療針頭銷毀裝置及方法。本發(fā)明的外殼內(nèi)部上端安裝有坩堝，坩堝的上口對(duì)應(yīng)有針頭的入口夾，在入口夾上安裝有光電傳感器和控制入口夾收縮的入口夾步進(jìn)電機(jī)；在坩堝外壁上纏繞有感應(yīng)線圈；在坩堝的上固定安裝有齒輪，齒輪與電機(jī)的軸嚙合；坩堝下端的出口安裝有帶熱電偶的截止閥，對(duì)應(yīng)坩堝下端的出口處安裝有集物瓶，集物瓶外安裝有冷卻裝置。本發(fā)明高效節(jié)能，體積小，容易攜帶，操作過程簡(jiǎn)單、直觀、易掌握，采用模塊化設(shè)計(jì)，維護(hù)方便。
【專利說明】醫(yī)療針頭銷毀裝置及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于醫(yī)用機(jī)械領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)今一些落后地區(qū)對(duì)于醫(yī)療針頭的回收和處理，仍舊采取就地銷毀或掩埋等方式，易造成疾病傳播和污染環(huán)境。尤其在非洲國(guó)家，貧窮落后、衛(wèi)生知識(shí)缺乏，經(jīng)常有人把用過的針頭拾回再用，很容易導(dǎo)致艾滋病、埃博拉等病毒的蔓延。目前，已有的注射器針頭銷毀裝置大多以分散收集、集中銷毀方式為主，這種銷毀設(shè)備一般體積大、成本高、能耗大、且不能隨意移動(dòng)、操作不方便。
[0003]人們己經(jīng)發(fā)明了一些方法來解決醫(yī)療針頭處理問題，現(xiàn)有的針頭銷毀裝置大致可概括為以下幾類:
1、機(jī)械銷毀針頭裝置，采用研磨、加熱彎曲、切割等機(jī)械方法切割針頭，如專利CN201020114686、CN200920214421、CN200820224912等所描述的。這類方法的優(yōu)點(diǎn)是體積小、成本低、便與攜帶；其缺點(diǎn)在于，一方面處理后還會(huì)留有鋒利的金屬部分，另一方面切割部分以及剩余的殘留部分仍具有攜帶病原體的可能性，存在傳染風(fēng)險(xiǎn)。
[0004]2、大電流銷毀針頭裝置，Lawrence E.Guerra在專利US6649857 BI中將針頭作為短路負(fù)載，利用短路產(chǎn)生的大電流使針頭融化回收處理，王文林在專利CN200420079494中采用瞬間放電原理融化針頭，劉宇松在專利CN200420016390中也采用電流將針頭融化。這類方法的優(yōu)點(diǎn)在于大電流使針頭產(chǎn)生高溫，融化針頭的同時(shí)，起到滅菌效果，而且該設(shè)備小，便于攜帶；缺點(diǎn)在于大電流的產(chǎn)生需要額外的電力保證。
[0005]3、焚化銷毀針頭裝置，氫氧爐、油氣爐等方式加熱收集后的針頭，體積大、成本高，一般安裝位置固定，不能移動(dòng)，只能采取集中銷毀方式，在收集過程中存在二次污染的可能性。
[0006]4、濕法銷毀針頭裝置，采用化學(xué)試劑集中銷毀，成本高、化學(xué)藥劑用量大，浸出液及殘?jiān)哂懈g性和毒性，很難回收所有金屬，污染環(huán)境，危害人身健康等。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種在醫(yī)護(hù)人員進(jìn)行注射工作的同時(shí)對(duì)醫(yī)護(hù)工作中所產(chǎn)生的廢棄針頭進(jìn)行自動(dòng)收集和銷毀處理的醫(yī)療針頭銷毀裝置及方法。
[0008]本發(fā)明的外殼內(nèi)部上端安裝有坩堝，在坩堝外壁上纏繞有感應(yīng)線圈；坩堝下端的出口安裝有帶熱電偶的截止閥；對(duì)應(yīng)坩堝下端的出口處安裝有集物瓶，集物瓶外安裝有冷卻裝置；坩堝的上口對(duì)應(yīng)有插入針頭的入口夾，在入口夾上安裝有光電傳感器和控制入口夾收縮的入口夾步進(jìn)電機(jī)；在坩堝上固定安裝有齒輪，齒輪與電機(jī)的軸嚙合；其中入口夾的結(jié)構(gòu)是:入口夾分為兩部分固定側(cè)和活動(dòng)側(cè)，固定側(cè)固定在外殼上，活動(dòng)側(cè)固定安裝有齒條，齒條的齒與入口夾步進(jìn)電機(jī)軸上的齒嚙合，在入口夾的固定側(cè)和活動(dòng)側(cè)內(nèi)側(cè)固定安裝有橡膠墊。
[0009]本發(fā)明醫(yī)療針頭銷毀裝置的電控系統(tǒng)，控制器的面板上有顯示器、啟動(dòng)按鈕、開始銷毀按鈕、復(fù)位按鈕；其電路原理是:
感應(yīng)線圈的驅(qū)動(dòng)電路:J11就是控制板中繼電器HF32FA的輸出端；變壓器右端接入的是由二極管構(gòu)成的全橋整流電路，H橋逆變電路Ql到Q4是四個(gè)M0SFET，與MOSFET并聯(lián)的Cl到C4和Dl到D4分別是四個(gè)諧振極電容和四個(gè)續(xù)流二極管，Q1_IN到Q4_IN是四個(gè)插針與Ql到Q4的柵極相連，外接單片機(jī)的控制引腳PA3、PA4、PA14、PA13 ；
STM32單片機(jī)的最小系統(tǒng):STM32單片機(jī)的最小系統(tǒng)和熱電偶溫度轉(zhuǎn)換芯片MAX6675連接，MAX6675 的 S0、CS、SCK 分別接單片機(jī)的 PAO、PC1、PA2 ；VCC 接 VCC3.3，GND 接地，T+、T-與顯示屏接口電路中熱電偶接入模塊Jl中的IN+、IN-相連；
入口夾處步進(jìn)電機(jī)和繼電器的驅(qū)動(dòng)電路:U1是達(dá)林頓管ULN2003，I腳、2腳、3腳、4腳接單片機(jī)PC4、PC5、ΡΑ6、ΡΑ7，輸出端0UT_A、0UT_B> 0UT_C、0UT_D與顯示屏接口電路中外接步進(jìn)電機(jī)模塊J17中2、3、4、5相連，Ul的5腳接單片機(jī)的PC2，12腳接NPN三極管Q6的基極，Q6的發(fā)射極接地，集電極串聯(lián)HF32FA繼電器，繼電器輸出端接插針J13，J13外接感應(yīng)線圈驅(qū)動(dòng)電路中的Jll ;
坩堝旋轉(zhuǎn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路:0UT_M2接單片機(jī)的PAl，它通過R9接三極管Q5的基極，Q5的集電極通過RlO接VCC3.3，發(fā)射極接地，Q5的集電極和發(fā)射極分別接AQY272光電隔離模塊U15的輸入端I腳和2腳，U15的輸出端3腳接地，4腳接J7的2腳，J7的I腳接24V ；J7是有兩個(gè)腳的插針，其外接直流坩堝旋轉(zhuǎn)電機(jī)；
市電220V轉(zhuǎn)直流24V的轉(zhuǎn)換電路:S1接市電，并且接入變壓器的高壓側(cè)，變壓器低壓側(cè)接全橋整流的AC，將V+和V-接入穩(wěn)壓芯片7824的輸入端和地，在7824的輸出端得到直流的24V電源；
24V轉(zhuǎn)5V的轉(zhuǎn)換電路:U2是一個(gè)開關(guān)型降壓穩(wěn)壓器LM2576S-5.0,經(jīng)濾波后的24V電壓接到Ul的輸入端I腳，U2的O腳、3腳、5腳接地，把U2的輸出端2腳與地串聯(lián)一個(gè)整流二極管D8，再將2腳接入電感LI，U2的4腳接到LI和C25之間；
5V變3.3V的轉(zhuǎn)換電路:U3為正向低壓降壓穩(wěn)壓器AMSl117，輸入3腳與5V相連，I腳接地，O腳和2腳短接輸出3.3V電壓；
液晶屏ILI9320的接口電路JlO是一個(gè)共34引腳的雙排插針，外接ILI9320 JlO的1、2、3、4腳連單片機(jī)的PC9、PC8、PC7、PC6，5腳RESET連單片機(jī)的7腳NSET，6腳到21腳連單片機(jī)的PBO到PB15，22腳接地，23腳接單片機(jī)PC10，24腳接VCC3.3V并且與22腳相連，C34和R19連到單片機(jī)的PC3, 33腳接PC13, 34腳接PA5 ；
接口模塊=Jl內(nèi)部與STM32的最小系統(tǒng)中MAX6675的2腳和3腳相連，J2的2腳外接光電傳感器輸入內(nèi)接單片機(jī)PCO，3腳接VCC3.3 ； J4是按鍵輸入，I腳接VCC3.3，2腳內(nèi)接單片機(jī)PA8外接啟動(dòng)按鍵，3腳內(nèi)接單片機(jī)PA15外接銷毀按鍵，4腳內(nèi)接單片機(jī)PD2外接復(fù)位按鍵，5腳接地；J16是逆變控制信號(hào)輸出模塊，I腳、2腳、3腳、4腳內(nèi)接單片機(jī)的PA3、PA4、PA14、PA13，外接高頻線圈的驅(qū)動(dòng)電路中J14中的I腳、2腳、3腳、4腳；J17外接步進(jìn)電機(jī)，I腳接5V，2腳、3腳、4腳、5腳內(nèi)接驅(qū)動(dòng)電路步進(jìn)電機(jī)和繼電器的驅(qū)動(dòng)電路中Ul的16腳、15腳、14腳、13腳,外接接步進(jìn)電機(jī)的四個(gè)控制端。
[0010]本發(fā)明醫(yī)療針頭銷毀裝置的銷毀方法是:按下啟動(dòng)按鈕后，控制板上電工作，當(dāng)光電傳感器檢測(cè)到針頭插入，將信號(hào)傳送到帶有單片機(jī)的控制板中，單片機(jī)發(fā)出控制命令給驅(qū)動(dòng)電路控制步進(jìn)電機(jī)，使入口夾運(yùn)作，將針頭在入口處夾住；
此時(shí)拔出注射器，單片機(jī)經(jīng)過延時(shí)控制步進(jìn)電機(jī)使入口夾松開，從而針頭掉入坩堝中；
與此同時(shí)單片機(jī)會(huì)將針頭計(jì)數(shù)值加1，并顯示到顯示屏上；
當(dāng)坩堝中針頭個(gè)數(shù)達(dá)到一定數(shù)量或當(dāng)前時(shí)刻已完成注射工作，操作者可以按下控制板上的開始銷毀按鈕；
當(dāng)按下銷毀按鈕后，控制板中單片機(jī)給繼電器發(fā)出命令使繼電器導(dǎo)通，再經(jīng)過高頻線圈的驅(qū)動(dòng)電路的全橋整流、H橋變頻逆變和變壓器的降壓使感應(yīng)線圈通電；
高頻線圈的驅(qū)動(dòng)電路中的Q1_IN到Q4_IN和單片機(jī)中的Ql到Q4相連，單片機(jī)通過入口處光電傳感器的計(jì)數(shù)值確定能耗水平，來控制Ql到Q4的開通和關(guān)斷，以達(dá)到控制高頻線圈頻率，從而節(jié)省能源的目的；
與此同時(shí)，單片機(jī)發(fā)出PWM驅(qū)動(dòng)脈沖，通過旋轉(zhuǎn)坩堝直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路中的驅(qū)動(dòng)電路使旋轉(zhuǎn)電機(jī)得電，電機(jī)通過齒輪帶動(dòng)坩堝旋轉(zhuǎn)；
坩堝中注射器針頭上的金屬在電磁感應(yīng)作用下感應(yīng)發(fā)熱，并在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下緊貼坩堝內(nèi)壁，使加熱效果更加突出，針頭達(dá)到熔點(diǎn)后呈熔融狀態(tài)；
在坩堝和截止閥接觸的地方安裝熱電偶，用于檢測(cè)針頭熔融狀態(tài)，檢測(cè)到的溫度傳送給單片機(jī)，并由顯示屏顯示；
其中熱電偶的溫度信息由芯片MAX6675進(jìn)行轉(zhuǎn)換后傳送給單片機(jī)；
在控制板的單片機(jī)數(shù)據(jù)備份區(qū)內(nèi)設(shè)置針頭熔點(diǎn)信息，當(dāng)溫度達(dá)到針頭熔點(diǎn)并且持續(xù)
30S ；
為使熔融針頭順利流入集物瓶，控制板改變PWM占空比，使電機(jī)速度下降并打開截止閥；
熔融針頭順腔體內(nèi)壁流入集物瓶中，經(jīng)冷卻裝置冷卻，此時(shí)等待2分鐘；
待冷卻完全，單片機(jī)關(guān)閉控制線圈驅(qū)動(dòng)電路的繼電器、停止旋轉(zhuǎn)電機(jī)、關(guān)閉截止閥，并在顯示器上顯示“本次銷毀已結(jié)束”；
此時(shí)，若仍有銷毀任務(wù)，應(yīng)按下復(fù)位按鈕，單片機(jī)中的針頭計(jì)數(shù)值將清零，光電傳感器繼續(xù)掃描是否有針頭插入；若無其他銷毀任務(wù)，則應(yīng)關(guān)閉系統(tǒng)電源開關(guān)。
[0011]本發(fā)明的有益效果為:
1.高效節(jié)能，針頭在磁場(chǎng)中自身產(chǎn)生熱量，屬直接加熱方式，無需借助傳熱介質(zhì)來進(jìn)行熱傳遞，并實(shí)現(xiàn)快速加熱；更為重要的，本發(fā)明處理器根據(jù)針頭計(jì)數(shù)值來評(píng)價(jià)待加熱能耗水平，計(jì)算高頻線圈的驅(qū)動(dòng)頻率，避免了不必要的浪費(fèi)。
[0012]2.體積小、容易攜帶、遠(yuǎn)離高壓觸電可能，方便醫(yī)護(hù)人員在注射過程結(jié)束后直接回收針頭并處理，降低了二次污染的可能性。
[0013]3.操作過程簡(jiǎn)單、直觀、易掌握，可通過觀察控制板顯示器的狀態(tài)提示清楚地了解針頭銷毀進(jìn)度。
[0014]4.環(huán)境污染小，避免了以往濕法銷毀中化學(xué)藥劑消耗量大、殘留腐蝕性和毒性，改善了操作人員的工作環(huán)境，利于身心健康。
[0015]5.采用模塊化設(shè)計(jì)，維護(hù)方便。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明電控面板圖；
圖3是本發(fā)明感應(yīng)線圈驅(qū)動(dòng)電路原理圖；
圖4是本發(fā)明單片機(jī)最小系統(tǒng)；
圖5是本發(fā)明STM32單片機(jī)引腳圖；
圖6是本發(fā)明熱電偶溫度轉(zhuǎn)換芯片電路圖；
圖7是本發(fā)明步進(jìn)電機(jī)和繼電器的驅(qū)動(dòng)電路圖；
圖8是本發(fā)明旋轉(zhuǎn)坩堝直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路圖；
圖9是本發(fā)明市電220V變直流24V的轉(zhuǎn)換電路圖；
圖10是本發(fā)明24V變5V的轉(zhuǎn)換電路圖；
圖11是本發(fā)明5V變3.3V的轉(zhuǎn)換電路圖；
圖12是本發(fā)明顯示屏接口電路圖；
圖13是本發(fā)明單片機(jī)與外圍設(shè)備的接口電路圖；
圖14是本發(fā)明入口夾結(jié)構(gòu)圖。

【具體實(shí)施方式】
[0017]本發(fā)明的外殼17內(nèi)部上端安裝有坩堝5，在坩堝5外壁上纏繞有感應(yīng)線圈6 ;坩堝5下端的出口安裝有帶熱電偶10的截止閥9 ；對(duì)應(yīng)坩堝5下端的出口處安裝有集物瓶11，集物瓶11外安裝有冷卻裝置12 ;坩堝5的上口對(duì)應(yīng)有插入針頭I的入口夾2，在入口夾2上安裝有光電傳感器4和控制入口夾2收縮的入口夾步進(jìn)電機(jī)3 ;在坩堝5的上固定安裝有齒輪7，齒輪7與電機(jī)8的軸嚙合；其中入口夾2的結(jié)構(gòu)是:入口夾2分為兩部分固定側(cè)24和活動(dòng)側(cè)23，固定側(cè)24固定在外殼17上，活動(dòng)側(cè)23固定安裝有齒條22，齒條22的齒與入口夾步進(jìn)電機(jī)3軸上的齒嚙合，在入口夾2的固定側(cè)24和活動(dòng)側(cè)23內(nèi)側(cè)固定安裝有橡膠墊21。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)正向旋轉(zhuǎn)，電機(jī)上的齒輪和條形齒輪咬合帶動(dòng)入口夾活動(dòng)側(cè)向固定側(cè)移動(dòng)，從而夾住插進(jìn)來的針頭；同理，步進(jìn)電機(jī)反向旋轉(zhuǎn)，入口夾松開針頭，針頭落入坩堝中。
[0018]本發(fā)明醫(yī)療針頭銷毀裝置的電控系統(tǒng):控制器13的面板上有顯示器14、啟動(dòng)按鈕15、開始銷毀按鈕16、復(fù)位按鈕18 ;其電路原理是:
感應(yīng)線圈的驅(qū)動(dòng)電路:J11就是控制板中繼電器HF32FA的輸出端；變壓器右端接入的是由二極管構(gòu)成的全橋整流電路，H橋逆變電路Ql到Q4是四個(gè)M0SFET，與MOSFET并聯(lián)的Cl到C4和Dl到D4分別是四個(gè)諧振極電容和四個(gè)續(xù)流二極管，Q1_IN到Q4_IN是四個(gè)插針與Ql到Q4的柵極相連，外接單片機(jī)的控制引腳PA3、PA4、PA14、PA13 ；
STM32單片機(jī)的最小系統(tǒng):STM32單片機(jī)的最小系統(tǒng)和熱電偶溫度轉(zhuǎn)換芯片MAX6675連接，MAX6675 的 S0、CS、SCK 分別接單片機(jī)的 PAO、PC1、PA2 ；VCC 接 VCC3.3，GND 接地，T+、T-與顯示屏接口電路中熱電偶接入模塊Jl中的IN+、IN-相連；
入口夾處步進(jìn)電機(jī)和繼電器的驅(qū)動(dòng)電路:U1是達(dá)林頓管ULN2003，I腳、2腳、3腳、4腳接單片機(jī)PC4、PC5、PA6、PA7，輸出端0UT_A、0UT_B、0UT_C、0UT_D與顯示屏接口電路中外接步進(jìn)電機(jī)模塊J17中2、3、4、5相連，Ul的5腳接單片機(jī)的PC2，12腳接NPN三極管Q6的基極，Q6的發(fā)射極接地，集電極串聯(lián)HF32FA繼電器，繼電器輸出端接插針J13，J13外接感應(yīng)線圈驅(qū)動(dòng)電路中的Jll ;
坩堝旋轉(zhuǎn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路:0UT_M2接單片機(jī)的PAl，它通過R9接三極管Q5的基極，Q5的集電極通過RlO接VCC3.3，發(fā)射極接地，Q5的集電極和發(fā)射極分別接AQY272光電隔離模塊U15的輸入端I腳和2腳，U15的輸出端3腳接地，4腳接J7的2腳，J7的I腳接24V ；J7是有兩個(gè)腳的插針，其外接直流坩堝旋轉(zhuǎn)電機(jī)；
市電220V轉(zhuǎn)直流24V的轉(zhuǎn)換電路:S1接市電，并且接入變壓器的高壓側(cè)，變壓器低壓側(cè)接全橋整流的AC，將V+和V-接入穩(wěn)壓芯片7824的輸入端和地，在7824的輸出端得到直流的24V電源；
24V轉(zhuǎn)5V的轉(zhuǎn)換電路:U2是一個(gè)開關(guān)型降壓穩(wěn)壓器LM2576S-5.0,經(jīng)濾波后的24V電壓接到Ul的輸入端I腳，U2的O腳、3腳、5腳接地，把U2的輸出端2腳與地串聯(lián)一個(gè)整流二極管D8，再將2腳接入電感LI，U2的4腳接到LI和C25之間；
5V變3.3V的轉(zhuǎn)換電路:U3為正向低壓降壓穩(wěn)壓器AMSl 117，輸入3腳與5V相連，I腳接地，O腳和2腳短接輸出3.3V電壓；
液晶屏ILI9320的接口電路JlO是一個(gè)共34引腳的雙排插針，外接ILI9320 JlO的
1、2、3、4腳連單片機(jī)的PC9、PC8、PC7、PC6，5腳RESET連單片機(jī)的7腳NSET，6腳到21腳連單片機(jī)的PBO到PB15，22腳接地，23腳接單片機(jī)PC10，24腳接VCC3.3V并且與22腳相連，C34和R19連到單片機(jī)的PC3, 33腳接PC13, 34腳接PA5 ；
接口模塊Jl內(nèi)部與STM32的最小系統(tǒng)中MAX6675的2腳和3腳相連，J2的2腳外接光電傳感器輸入內(nèi)接單片機(jī)PCO，3腳接VCC3.3 ； J4是按鍵輸入，I腳接VCC3.3，2腳內(nèi)接單片機(jī)PA8外接啟動(dòng)按鍵，3腳內(nèi)接單片機(jī)PA15外接銷毀按鍵，4腳內(nèi)接單片機(jī)PD2外接復(fù)位按鍵，5腳接地；J16是逆變控制信號(hào)輸出模塊，I腳、2腳、3腳、4腳內(nèi)接單片機(jī)的PA3、PA4、PA14、PA13，外接高頻線圈的驅(qū)動(dòng)電路中J14中的I腳、2腳、3腳、4腳；J17外接步進(jìn)電機(jī)，I腳接5V，2腳、3腳、4腳、5腳內(nèi)接驅(qū)動(dòng)電路步進(jìn)電機(jī)和繼電器的驅(qū)動(dòng)電路中Ul的16腳、15腳、14腳、13腳,外接接步進(jìn)電機(jī)的四個(gè)控制端。
[0019]本發(fā)明醫(yī)療針頭銷毀裝置的銷毀方法是:按下啟動(dòng)按鈕15后，控制板13上電工作，當(dāng)光電傳感器4檢測(cè)到針頭插入，將信號(hào)傳送到帶有單片機(jī)的控制板13中，單片機(jī)發(fā)出控制命令給驅(qū)動(dòng)電路控制步進(jìn)電機(jī)3，使入口夾運(yùn)作，將針頭在入口處夾??；
此時(shí)拔出注射器，單片機(jī)經(jīng)過延時(shí)控制步進(jìn)電機(jī)3使入口夾松開，從而針頭掉入坩堝5
中；
與此同時(shí)單片機(jī)會(huì)將針頭計(jì)數(shù)值加1，并顯示到顯示屏上；
當(dāng)坩堝5中針頭個(gè)數(shù)達(dá)到一定數(shù)量或當(dāng)前時(shí)刻已完成注射工作，操作者可以按下控制板13上的開始銷毀按鈕16 ；
當(dāng)按下銷毀按鈕后，控制板中單片機(jī)給繼電器發(fā)出命令使繼電器導(dǎo)通，再經(jīng)過高頻線圈的驅(qū)動(dòng)電路的全橋整流、H橋變頻逆變和變壓器的降壓使感應(yīng)線圈6通電；
高頻線圈的驅(qū)動(dòng)電路中的Q1_IN到Q4_IN和單片機(jī)中的Ql到Q4相連，單片機(jī)通過入口處光電傳感器4的計(jì)數(shù)值確定能耗水平，來控制Ql到Q4的開通和關(guān)斷，以達(dá)到控制高頻線圈頻率，從而節(jié)省能源的目的；
與此同時(shí)，單片機(jī)發(fā)出PWM驅(qū)動(dòng)脈沖，通過旋轉(zhuǎn)坩堝直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路中的驅(qū)動(dòng)電路使旋轉(zhuǎn)電機(jī)8得電，電機(jī)通過齒輪7帶動(dòng)坩堝5旋轉(zhuǎn)； 坩堝5中注射器針頭I上的金屬在電磁感應(yīng)作用下感應(yīng)發(fā)熱，并在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下緊貼坩堝5內(nèi)壁，使加熱效果更加突出，針頭達(dá)到熔點(diǎn)后呈熔融狀態(tài)；
在坩堝5和截止閥9接觸的地方安裝熱電偶10，用于檢測(cè)針頭熔融狀態(tài)，檢測(cè)到的溫度傳送給單片機(jī)，并由顯示屏14顯示；
其中熱電偶10的溫度信息由芯片MAX6675進(jìn)行轉(zhuǎn)換后傳送給單片機(jī)；
在控制板的單片機(jī)數(shù)據(jù)備份區(qū)內(nèi)設(shè)置針頭熔點(diǎn)信息，當(dāng)溫度達(dá)到針頭熔點(diǎn)并且持續(xù)
30S ；
為使熔融針頭順利流入集物瓶11，控制板改變PWM占空比，使電機(jī)8速度下降并打開截止閥9 ；
熔融針頭順腔體內(nèi)壁流入集物瓶11中，經(jīng)冷卻裝置12冷卻，此時(shí)等待2分鐘；
待冷卻完全，單片機(jī)關(guān)閉控制線圈驅(qū)動(dòng)電路的繼電器、停止旋轉(zhuǎn)電機(jī)8、關(guān)閉截止閥9，并在顯示器上顯示“本次銷毀已結(jié)束”；
此時(shí)，若仍有銷毀任務(wù)，應(yīng)按下復(fù)位按鈕，單片機(jī)中的針頭計(jì)數(shù)值將清零，光電傳感器繼續(xù)掃描是否有針頭插入；若無其他銷毀任務(wù)，則應(yīng)關(guān)閉系統(tǒng)電源開關(guān)。
[0020]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述:
圖2?10中各功能模塊具體實(shí)施電路如下:
(I )、圖3為感應(yīng)線圈的驅(qū)動(dòng)電路，圖中S是接入的220V市電，它經(jīng)過Fl保險(xiǎn)絲的保護(hù)與變壓器相連，變壓器功率P=400W、效率為0.9。Jll控制是否連接，Jll就是控制板中繼電器HF32FA的輸出端。變壓器右端接入的是由二極管構(gòu)成的全橋整流電路，整流電路右端并聯(lián)一個(gè)濾波穩(wěn)壓電容C，它是1000uF/450V的鋁電解電容，與它并聯(lián)的是一個(gè)R=30K Ω的平衡電阻。接下來是一個(gè)H橋逆變電路，Ql到Q4是四個(gè)M0SFET，它們的開通和關(guān)斷由單片機(jī)控制，與MOSFET并聯(lián)的Cl到C4和Dl到D4分別是四個(gè)諧振極電容和四個(gè)續(xù)流二極管。圖中C5是一個(gè)匹配諧振電容，大小為100pF,與隔離降壓變壓器相連，變壓器降壓端連接感應(yīng)線圈。圖下方的Q1_IN到Q4_IN是四個(gè)插針與Ql到Q4的柵極相連，外接單片機(jī)的控制引腳 PA3、PA4、PA14、PA13。
[0021](2)、圖5是STM32單片機(jī)的最小系統(tǒng)以及它和熱電偶溫度轉(zhuǎn)換芯片MAX6675的連接圖。MAX6675 的 S0、CS、SCK 分別接單片機(jī)的 PAO、PC1、PA2。VCC 接 VCC3.3，GND 接地，它倆由電容C13連接。T+、T-與熱電偶接入模塊Jl中的IN+、IN-相連。
[0022](3)、圖7是入口夾處步進(jìn)電機(jī)和繼電器的驅(qū)動(dòng)電路。Ul是達(dá)林頓管ULN2003，其COM接5V并與地串聯(lián)一個(gè)0.1uF的濾波電容C16，GND接地，I腳、2腳、3腳、4腳接單片機(jī)PC4、PC5、PA6、PA7，輸出端 0UT_A、0UT_B、0UT_C、0UT_D 與外接步進(jìn)電機(jī)模塊 J17 中 2、3、4、5相連。Ul的5腳接單片機(jī)的PC2，12腳接NPN三極管Q6的基極，Q6的發(fā)射極接地，集電極串聯(lián)HF32FA繼電器，繼電器上接5V切并聯(lián)一個(gè)續(xù)流二極管D11，繼電器輸出端接插針Jl3，J13 外接 J11。
[0023](4)、圖8是坩堝旋轉(zhuǎn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路。0UT_M2接單片機(jī)的PA1，它通過R9接三極管Q5的基極，Q5的集電極通過RlO接VCC3.3，發(fā)射極接地，R9和RlO是兩個(gè)保護(hù)電阻分別為5K和10K。Q5的集電極和發(fā)射極分別接AQY272光電隔離模塊U15的輸入端I腳和2腳，U15的輸出端3腳接地，4腳接J7的2腳，J7的I腳接24V。J7是有兩個(gè)腳的插針，它外接直流坩堝旋轉(zhuǎn)電機(jī)。
[0024](5)、圖9是一個(gè)市電220V轉(zhuǎn)直流24V的轉(zhuǎn)換電路。SI就是接入的220V市電，其串聯(lián)一個(gè)額定電流IA的保險(xiǎn)絲F3，并且接入變壓器的高壓側(cè)，變壓器匝數(shù)比為62:5。變壓器低壓側(cè)接全橋整流的AC，全橋整流的輸出端V+和V-并聯(lián)一個(gè)保護(hù)電阻R和濾波電容C12，R為30K、C12為430uF。然后將V+和V-接入穩(wěn)壓芯片7824的輸入端和地，7824的輸出和地再并聯(lián)兩個(gè)濾波電容C14、C15，就可以在7824的輸出端得到直流的24V電源，其中C14、C15 為 0.1uF 和 330uF。
[0025](6)、圖10是24V轉(zhuǎn)5V的轉(zhuǎn)換電路。24VIN是電路的輸出直流24V電壓，24VIN下接二極管D7，與D7串聯(lián)的是一個(gè)保險(xiǎn)絲Fl，F(xiàn)l右端與地之間連建一個(gè)470uF/35V的鋁電解電容Cl I。圖中U2是一個(gè)開關(guān)型降壓穩(wěn)壓器LM2576S-5.0，將濾波后的24V電壓接到Ul的輸入端I腳，U2的O腳、3腳、5腳接地，把U2的輸出端2腳與地串聯(lián)一個(gè)整流二極管D8，再將2腳接入一個(gè)10uH的電感LI，LI另一端與地之間接一個(gè)330uF的濾波電容C25，最后把U2的4腳接到LI和C25之間，此時(shí)就可以在L1、U2的4腳、C25的連接點(diǎn)得到穩(wěn)定的直流5V電壓。
[0026](7)、圖11是5V變3.3V的轉(zhuǎn)換電路。圖中5V是圖7的輸出電壓，先將5V與地接入兩個(gè)濾波電容C6和C7，它們分別為330uF和0.1uF0 U3為正向低壓降壓穩(wěn)壓器AMS1117，輸入3腳與5V相連，I腳接地，O腳和2腳短接輸出3.3V電壓。把U3的O腳2腳短接點(diǎn)與地接入一個(gè)15uF的濾波電容C8，在接一個(gè)保護(hù)電阻Rl，將Rl另一端與地之間連接兩個(gè)濾波電容C9和ClO，大小分別為IuF和0.luF，這樣就得到了 3.3V的穩(wěn)定直流電壓。
[0027](8)、圖12是液晶屏ILI9320的接口電路，JlO是一個(gè)共34引腳的雙排插針，夕卜接ILI9320。JlO的1、2、3、4腳連單片機(jī)的PC9、PC8、PC7、PC6，5腳RESET連單片機(jī)的7腳NSET, 6腳到21腳連單片機(jī)的PBO到PB15，22腳接地，23腳接單片機(jī)PC10，24腳接VCC3.3V并且通過1nF的電容C36與22腳相連，25腳接VCC3.3，26腳接地，27腳接地并與31腳通過電容C34和電阻R19相連，在C34和R19的連接點(diǎn)引出連一個(gè)4.7K Ω的電阻R18，再將R18另一端連到單片機(jī)的PC3，28腳接5V并與26腳通過InF的電容C35相連，29腳、30腳接 PA11、PA12，32 懸空，33 腳接 PC13，34 腳接 PA5。
[0028](9)、圖13是接口模塊，它們都是不同引腳的插針。Jl內(nèi)部與MAX6675的2腳和3腳相連，外接熱電偶。J2的I腳接地，2腳外接光電傳感器輸入內(nèi)接單片機(jī)PC0，3腳接VCC3.3。J4是按鍵輸入，I腳接VCC3.3，2腳內(nèi)接單片機(jī)PA8外接啟動(dòng)按鍵，3腳內(nèi)接單片機(jī)PA15外接銷毀按鍵，4腳內(nèi)接單片機(jī)PD2外接復(fù)位按鍵，5腳接地。J16是逆變控制信號(hào)輸出模塊，I腳、2腳、3腳、4腳內(nèi)接單片機(jī)的PA3、PA4、PA14、PA13，外接J14中的I腳、2腳、3腳、4腳。J17外接步進(jìn)電機(jī)，I腳接5V，2腳、3腳、4腳、5腳內(nèi)接驅(qū)動(dòng)電路Ul的16腳、15腳、14腳、13腳，外接接步進(jìn)電機(jī)的四個(gè)控制端。
[0029]控制流程如下:
1.將各部分安裝好，按控制板啟動(dòng)按鈕整個(gè)裝置開始工作，將經(jīng)過廢舊注射器插入坩堝的入口夾內(nèi)，夾緊后拔出注射器，針頭落入坩堝中。
[0030]2.當(dāng)坩堝中針頭積攢到一定數(shù)目就可以按下控制板上的開始銷毀按鈕，此時(shí)感應(yīng)線圈、電機(jī)、熱電偶、冷卻裝置、截止閥等都在控制板的命令下開始工作，工作人員只需等待工作銷毀。
[0031]3.當(dāng)溫度達(dá)到針頭熔點(diǎn)并且持續(xù)30S，為使熔融針頭順利流入集物瓶，控制板發(fā)出命令使電機(jī)速度下降并打開截止閥。熔融的針頭順腔體內(nèi)壁流入集物瓶中，經(jīng)冷卻裝置冷卻，此時(shí)可以等待一段時(shí)間等待冷卻完全，單片機(jī)經(jīng)過延時(shí)關(guān)閉控制線圈驅(qū)動(dòng)電路的繼電器(圖4)、停止旋轉(zhuǎn)電機(jī)、關(guān)閉截止閥，此時(shí)若想繼續(xù)銷毀針頭則可以按下復(fù)位按鈕，單片機(jī)中的針頭計(jì)數(shù)值將清零，光電傳感器繼續(xù)掃描是否有針頭插入。如果銷毀結(jié)束則可以拔下系統(tǒng)電源關(guān)閉裝置。
【權(quán)利要求】
1.一種醫(yī)療針頭銷毀裝置，外殼(17)內(nèi)部上端安裝有坩堝(5)，在坩堝(5)外壁上纏繞有感應(yīng)線圈(6);坩堝(5)下端的出口安裝有帶熱電偶(10)的截止閥(9);對(duì)應(yīng)坩堝(5)下端的出口處安裝有集物瓶(11 )，集物瓶(11)外安裝有冷卻裝置(12 );其特征在于:坩堝(5 )的上口對(duì)應(yīng)有插入針頭(I)的入口夾(2 )，在入口夾(2 )上安裝有光電傳感器(4)和控制入口夾(2)收縮的入口夾步進(jìn)電機(jī)(3);在坩堝(5)上固定安裝有齒輪(7)，齒輪(7)與電機(jī)(8)的軸嚙合；其中入口夾(2)的結(jié)構(gòu)是:入口夾(2)分為兩部分固定側(cè)(24)和活動(dòng)側(cè)(23)，固定側(cè)(24)固定在外殼(17)上，活動(dòng)側(cè)(23)固定安裝有齒條(22)，齒條(22)的齒與入口夾步進(jìn)電機(jī)(3 )軸上的齒嚙合，在入口夾(2 )的固定側(cè)(24)和活動(dòng)側(cè)(23 )內(nèi)側(cè)固定安裝有橡膠墊(21)。
2.權(quán)利要求1所述醫(yī)療針頭銷毀裝置的電控系統(tǒng)，其特征在于:控制器(13)的面板上有顯示器(14)、啟動(dòng)按鈕(15)、開始銷毀按鈕(16)、復(fù)位按鈕(18);其電路原理是: 感應(yīng)線圈的驅(qū)動(dòng)電路:J11就是控制板中繼電器HF32FA的輸出端；變壓器右端接入的是由二極管構(gòu)成的全橋整流電路，H橋逆變電路Ql到Q4是四個(gè)MOSFET，與MOSFET并聯(lián)的Cl到C4和Dl到D4分別是四個(gè)諧振極電容和四個(gè)續(xù)流二極管，Q1_IN到Q4_IN是四個(gè)插針與Ql到Q4的柵極相連，外接單片機(jī)的控制引腳PA3、PA4、PA14、PA13 ； STM32單片機(jī)的最小系統(tǒng):STM32單片機(jī)的最小系統(tǒng)和熱電偶溫度轉(zhuǎn)換芯片MAX6675連接，MAX6675 的 S0、CS、SCK 分別接單片機(jī)的 PAO、PC1、PA2 ；VCC 接 VCC3.3，GND 接地，T+、T-與顯示屏接口電路中熱電偶接入模塊Jl中的IN+、IN-相連； 入口夾處步進(jìn)電機(jī)和繼電器的驅(qū)動(dòng)電路:U1是達(dá)林頓管ULN2003，I腳、2腳、3腳、4腳接單片機(jī)PC4、PC5、ΡΑ6、ΡΑ7，輸出端0UT_A、0UT_B> 0UT_C、0UT_D與顯示屏接口電路中外接步進(jìn)電機(jī)模塊J17中2、3、4、5相連，Ul的5腳接單片機(jī)的PC2，12腳接NPN三極管Q6的基極，Q6的發(fā)射極接地，集電極串聯(lián)HF32FA繼電器，繼電器輸出端接插針J13，J13外接感應(yīng)線圈驅(qū)動(dòng)電路中的Jll ; 坩堝旋轉(zhuǎn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路:0UT_M2接單片機(jī)的PAl，它通過R9接三極管Q5的基極，Q5的集電極通過RlO接VCC3.3，發(fā)射極接地，Q5的集電極和發(fā)射極分別接AQY272光電隔離模塊U15的輸入端I腳和2腳，U15的輸出端3腳接地，4腳接J7的2腳，J7的I腳接24V ；J7是有兩個(gè)腳的插針，其外接直流坩堝旋轉(zhuǎn)電機(jī)； 市電220V轉(zhuǎn)直流24V的轉(zhuǎn)換電路:S1接市電，并且接入變壓器的高壓側(cè)，變壓器低壓側(cè)接全橋整流的AC，將V+和V-接入穩(wěn)壓芯片7824的輸入端和地，在7824的輸出端得到直流的24V電源； 24V轉(zhuǎn)5V的轉(zhuǎn)換電路:U2是一個(gè)開關(guān)型降壓穩(wěn)壓器LM2576S-5.0,經(jīng)濾波后的24V電壓接到Ul的輸入端I腳，U2的O腳、3腳、5腳接地，把U2的輸出端2腳與地串聯(lián)一個(gè)整流二極管D8，再將2腳接入電感LI，U2的4腳接到LI和C25之間； 5V變3.3V的轉(zhuǎn)換電路:U3為正向低壓降壓穩(wěn)壓器AMSl117，輸入3腳與5V相連，I腳接地，O腳和2腳短接輸出3.3V電壓； 液晶屏ILI9320的接口電路JlO是一個(gè)共34引腳的雙排插針，外接ILI9320 JlO的1、2、3、4腳連單片機(jī)的PC9、PC8、PC7、PC6，5腳RESET連單片機(jī)的7腳NSET，6腳到21腳連單片機(jī)的PBO到PB15，22腳接地，23腳接單片機(jī)PC10，24腳接VCC3.3V并且與22腳相連，C34和R19連到單片機(jī)的PC3，33腳接PC13, 34腳接PA5 ； 接口模塊:J1內(nèi)部與STM32的最小系統(tǒng)中MAX6675的2腳和3腳相連，J2的2腳外接光電傳感器輸入內(nèi)接單片機(jī)PCO，3腳接VCC3.3 ； J4是按鍵輸入，I腳接VCC3.3，2腳內(nèi)接單片機(jī)PA8外接啟動(dòng)按鍵，3腳內(nèi)接單片機(jī)PA15外接銷毀按鍵，4腳內(nèi)接單片機(jī)PD2外接復(fù)位按鍵，5腳接地；J16是逆變控制信號(hào)輸出模塊，I腳、2腳、3腳、4腳內(nèi)接單片機(jī)的PA3、PA4、PA14、PA13，外接高頻線圈的驅(qū)動(dòng)電路中J14中的I腳、2腳、3腳、4腳；J17外接步進(jìn)電機(jī)，I腳接5V，2腳、3腳、4腳、5腳內(nèi)接驅(qū)動(dòng)電路步進(jìn)電機(jī)和繼電器的驅(qū)動(dòng)電路中Ul的16腳、15腳、14腳、13腳,外接接步進(jìn)電機(jī)的四個(gè)控制端。
3.權(quán)利要求1所述醫(yī)療針頭銷毀裝置的銷毀方法，其特征在于:按下啟動(dòng)按鈕(15)后，控制板(13)上電工作，當(dāng)光電傳感器(4)檢測(cè)到針頭插入，將信號(hào)傳送到帶有單片機(jī)的控制板(13)中，單片機(jī)發(fā)出控制命令給驅(qū)動(dòng)電路控制步進(jìn)電機(jī)(3)，使入口夾運(yùn)作，將針頭在入口處夾住； 此時(shí)拔出注射器，單片機(jī)經(jīng)過延時(shí)控制步進(jìn)電機(jī)(3)使入口夾松開，從而針頭掉入坩堝(5)中； 與此同時(shí)單片機(jī)會(huì)將針頭計(jì)數(shù)值加1，并顯示到顯示屏上； 當(dāng)坩堝(5)中針頭個(gè)數(shù)達(dá)到一定數(shù)量或當(dāng)前時(shí)刻已完成注射工作，操作者可以按下控制板(13)上的開始銷毀按鈕(16)； 當(dāng)按下銷毀按鈕后，控制板中單片機(jī)給繼電器發(fā)出命令使繼電器導(dǎo)通，再經(jīng)過高頻線圈的驅(qū)動(dòng)電路的全橋整流、H橋變頻逆變和變壓器的降壓使感應(yīng)線圈(6 )通電； 高頻線圈的驅(qū)動(dòng)電路中的Q1_IN到Q4_IN和單片機(jī)中的Ql到Q4相連，單片機(jī)通過入口處光電傳感器(4)的計(jì)數(shù)值確定能耗水平，來控制Ql到Q4的開通和關(guān)斷，以達(dá)到控制高頻線圈頻率，從而節(jié)省能源的目的； 與此同時(shí)，單片機(jī)發(fā)出PWM驅(qū)動(dòng)脈沖，通過旋轉(zhuǎn)坩堝直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路中的驅(qū)動(dòng)電路使旋轉(zhuǎn)電機(jī)(8)得電，電機(jī)通過齒輪(7)帶動(dòng)坩堝(5)旋轉(zhuǎn)； 坩堝(5)中注射器針頭(I)上的金屬在電磁感應(yīng)作用下感應(yīng)發(fā)熱，并在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下緊貼坩堝(5)內(nèi)壁，使加熱效果更加突出，針頭達(dá)到熔點(diǎn)后呈熔融狀態(tài)； 在坩堝(5)和截止閥(9)接觸的地方安裝熱電偶(10)，用于檢測(cè)針頭熔融狀態(tài)，檢測(cè)到的溫度傳送給單片機(jī)，并由顯示屏(14)顯示； 其中熱電偶(10)的溫度信息由芯片MAX6675進(jìn)行轉(zhuǎn)換后傳送給單片機(jī)； 在控制板的單片機(jī)數(shù)據(jù)備份區(qū)內(nèi)設(shè)置針頭熔點(diǎn)信息，當(dāng)溫度達(dá)到針頭熔點(diǎn)并且持續(xù)30S ； 為使熔融針頭順利流入集物瓶(11)，控制板改變PWM占空比，使電機(jī)(8)速度下降并打開截止閥(9)； 熔融針頭順腔體內(nèi)壁流入集物瓶(11)中，經(jīng)冷卻裝置(12 )冷卻，此時(shí)等待2分鐘； 待冷卻完全，單片機(jī)關(guān)閉控制線圈驅(qū)動(dòng)電路的繼電器、停止旋轉(zhuǎn)電機(jī)(8)、關(guān)閉截止閥(9)，并在顯示器上顯示“本次銷毀已結(jié)束”； 此時(shí)，若仍有銷毀任務(wù)，應(yīng)按下復(fù)位按鈕，單片機(jī)中的針頭計(jì)數(shù)值將清零，光電傳感器繼續(xù)掃描是否有針頭插入；若無其他銷毀任務(wù)，則應(yīng)關(guān)閉系統(tǒng)電源開關(guān)。
【文檔編號(hào)】H05B6/24GK104185327SQ201410420749
【公開日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2014年8月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月26日
【發(fā)明者】李新波, 付云博, 梁亮, 劉國(guó)君, 吳越, 劉建芳, 楊志剛 申請(qǐng)人:吉林大學(xué)