1、收稿日期:2022-04-18基金项目:陕西省教育学会项目:技能强国,育人兴邦 特种加工技术课程思政研究与实践(2020KCSZ075)作者简介:张萌(1989-),女,陕西西安人,本科。通讯作者:付文(1985-),女,陕西西安人,本科。基于自动化清洗设备的腔镜器械消毒灭菌方法研究张 萌,付 文,张 静,王 曼,骆 瑞(空军军医大学第二附属医院唐都医院,西安 710038)摘 要:腔镜器械消毒灭菌是确保卫生安全和设备正常运行的关键,提出基于自动化清洗设备的腔镜器械消毒灭菌方法。结合腔镜器械装置的灭菌过程自适应控制,采用集成化设计方法,设计腔镜器械消毒灭菌自动化清洗设备的自动化控制模块,以单片
2、机作为核心控制芯片进行腔镜器械消毒灭菌自动化清洗设备的往复式控制,采用 VIX总线处理技术实现腔镜器械消毒灭菌清洗过程中的调速和调压处理,采用信号输出转换控制方法,以单片机作为信息处理中心单元的腔镜器械消毒灭菌自动化清洗装置,在 ARM 嵌入式微处理环境下,实现腔镜器械消毒灭菌自动化清洗和自适应控制。测试结果表明,采用该方法进行腔镜器械消毒灭菌自动化清洗的稳定性和可靠性较好,灭菌清洗的自动化水平较高。关键词:腔镜器械;消毒灭菌;自动化清洗设备;控制;调速调压 中图分类号:TP29;TN710 文献标识码:A DOI 编码:10.14016/ki.1001-9227.2023.01.281Stu
3、dy on disinfection and sterilization method of endoscopic instruments based on automatic cleaning equipmentZHANG Meng,FU Wen,ZHANG Jing,WANG Man,LUO Rui(Tangdu Hospital,the Second Affiliated Hospital of Air Force Military Medical University,Xian 710038,China)Abstract:Disinfection and sterilization o
4、f endoscopic instruments is the key to ensure hygienic safety and normal opera-tion of the equipment.The disinfection and sterilization method of endoscopic instruments based on automatic cleaning equip-ment is put forward.Combined with the self-adaptive control of the sterilization process of endos
5、copic instruments,the inte-grated design method is adopted to design the automatic control module of the automatic cleaning equipment for disinfection and sterilization of endoscopic instruments.The single-chip microcomputer is used as the core control chip to carry out the re-ciprocating control of
6、 the automatic cleaning equipment for disinfection and sterilization of endoscopic instruments.The VIX bus processing technology is adopted to realize the speed regulation and pressure regulation during disinfection and cleaning of endoscopic instruments,and the signal output conversion control meth
7、od is adopted.The automatic cleaning device for disin-fection and sterilization of endoscopic instruments,which takes single-chip microcomputer as the central unit of information processing,realizes automatic cleaning and adaptive control of disinfection and sterilization of endoscopic instruments i
8、n ARM embedded microprocessor environment.The test results show that the stability and reliability of automatic cleaning for disin-fection and sterilization of endoscopic instruments by this method are good,and the automation level of sterilization and clean-ing is high.Key words:endoscopic instrume
9、nts;sterilization;automatic cleaning equipment;control;speed regulation0 引言腹腔镜与电子胃镜类似,是一种带有微型摄像头的医疗器械,在临床中广泛应用在胆囊切除、肝囊肿开窗引流、肠粘连松解等领域中,同时在直视下穿刺活检、切取活检、超声定位等领域也广泛应用1。随着腔镜器械的广泛临床应用,腔镜器械消毒灭菌技术研究受到人们的重视,研究腔镜器械的消毒杀菌和自动清洗技术,在提高临床安全性和腔镜器械消毒灭菌清洗的自动化水平方面具有重要意义。对腔镜器械消毒灭菌自动化清洗设备的设计是建立在腔镜器械的设备监测基础上,先将套管针刺入。腹腔镜套管
10、较粗,切口应为 1.5 cm,通过多个传感器同时作业分析,在一个传感器被污染或者老化时候,采用成像系统和流量现实的方法,在视觉环境下实现腔镜器械消毒灭菌自动化清洗设备设计2。当前,对腔镜器械消毒灭菌自动化清洗方法主要有高频振荡清洗方法、液位监测清洗方法以及 B 超清洗方法等,采用超声液位检测以及声波吸收方法,进行腔镜器械消毒灭菌自动化清洗的自适应控制,文献3中提出基于超声波频率增强控制的腔镜器械消毒灭菌自动化清洗方法,基于腔镜器械消毒灭菌自动化清洗的过程稳定性控制,采用超声波频率增强检测,实现穿透清洗,但该方法进行腔镜器械消毒灭菌清182自动化与仪器仪表2023 年第 1 期(总第 279 期
11、)洗的适应度不高,稳定性不好。文献4中提出折射纵波和折射横波联合检测的腔镜器械消毒灭菌自动化清洗方法,通过腔镜器械消毒灭菌的超声回波检测,结合高温杀菌方式,实现腔镜器械消毒灭菌自动化清洗设备设计,但该系统的稳定性不好,环境适用性不强。针对上述问题,提出基于自动化清洗设备的腔镜器械消毒灭菌方法。首先结合腔镜器械装置的灭菌过程自适应控制,设计腔镜器械消毒灭菌自动化清洗设备的自动化控制模块,然后采用信号输出转换控制方法,以单片机作为信息处理中心单元的腔镜器械消毒灭菌自动化清洗装置,实现腔镜器械消毒灭菌自动化清洗,最后进行实验测试,展示了本方法在提高腔镜器械消毒灭菌自动化清洗的可靠性和自动化水平方面的
12、优越性能。1腔镜器械消毒灭菌自动化清洗总体构架和原理1.1 总体结构构架研究腔镜器械消毒灭菌自动化清洗系统的优化设计方法,通过液位探测和自适应热误差补偿方法,建立腔镜器械消毒灭菌自动化清洗的控制模型,通过模型化的参数设定,实现对腔镜器械消毒灭菌自动化清洗的总线控制和清洗模块的可靠性分析,采用液位电平监测技术,为了实现腔镜器械消毒灭菌自动化清洗装置的优化设计,结合嵌入式的模糊控制过程方法,采用集成的DSP 融合控制技术,进行腔镜器械消毒灭菌自动化清洗装置的 PLC 逻辑可编程控制5,构建腔镜器械消毒灭菌自动化清洗装置的总体结构模型,构建腔镜器械消毒灭菌自动化清洗装置的底层构架协议。在上位机通信模
13、块中实现腔镜器械消毒灭菌自动化清洗的过程程序引导6,构建腔镜器械消毒灭菌的 ROM 配置器,采用异步存储控制方法,实现腔镜器械消毒灭菌自动化清洗装置的嵌入式构架,采用程序加载和指令模块化传输控制,加载到控制系统的应用程序中,实现腔镜器械消毒灭菌自动化清洗中的可靠性判断设计,系统的总体。结合腔镜器械装置的灭菌过程自适应控制,采用集成化设计方法,设计腔镜器械消毒灭菌自动化清洗设备的自动化控制模块7,系统的总体结构如图 1 所示。图 1 腔镜器械消毒灭菌自动化清洗的总体结构根据图 1 的总体结构设计,分析腔镜器械消毒灭菌超声场中的在某一点某一时刻的压力 P 与静压力 P0之差称之为声压,结合超声波检
14、测,给出腔镜器械消毒灭菌的超声波的声强 I,是指垂直于腔镜器械消毒灭菌行进波的传播方向上每平方厘米每秒传送的能量,即 I=ESt。E 为灭菌的能量分布,S 为面积,根据超声液位检测结果,采用单片机设计中央处理器模块进行腔镜器械消毒灭菌自动化清洗设备的智能信息处理和集成信息分析,构建传感器模块、清洗速度自动控制模块等8,提高灭菌过程控制的稳定性,模块结构如图 2 所示。图 2 灭菌过程控制模块结构1.2 设计技术原理在腔镜器械消毒灭菌清洗过程中,单片机作为核心控制芯片进行腔镜器械消毒灭菌自动化清洗设备的往复式控制,采用 VIX 总线处理技术实现腔镜器械消毒灭菌清洗过程中的调速和调压处理,采用 A
15、D8674 进行控制指令加载,当腔镜器械消毒灭菌自动化清洗设备的负载超过阈值时进行时钟复位控制9,在清洗过程中采用三层介质结构,超声波清洗过程中声波在三层介质界面的反射、折射示意图如图 3 所示。图 3 超声波清洗过程中声波在三层介质界面的反射、折射示意图图中,腔镜器械消毒灭菌自动化清洗的遵循 Snell(斯涅尔)定律,即:CSin=CSin=CSin(1)式中,C腔镜器械消毒灭菌 X 射线入射波速;C 反射波速;C 折射波速;入射角;灭菌超声回波反射角;腔镜器械消毒的输出折射角。流动水下将器械拆卸到最小单元,通过酸性氧化电位水冲洗的方法,建立腔镜器械消毒灭菌的超声波检测模型,得到检测函数为:
16、sinc=sin1c1(2)sin2c2=sin22(3)282基于自动化清洗设备的腔镜器械消毒灭菌方法研究 张 萌,等sinc=sin2c2(4)sin2c2=sin3c3(5)式中,清洗消毒后的腔镜器械在第 1 介质入射角;i第 i 介质中声波反射角;i第 i 介质中器械清洗灭菌声波的折射角;ci第 i 介质中振动检测与法线夹角为 的超声波的声速。声波斜入射两固体介质 1 经介质 2 进入介质 3 时的反射强度10,推得腔镜器械消毒灭菌的吸收模型为:=22f2c343+r-1cpk()(6)式中,为介质的粘滞系数,比热比,k 介质的热传导系数。根据 Snell 定律,得腔镜器械消毒灭菌在固
17、体介质中的吸收强度为:sinc=sin3c3(7)介质 1 声波入射介质 3 的折射角只与介质 1、介质 3 的声速有关,与介质 2 无关。通过对腔镜器械消毒灭菌波源在相同介质中激发态分布,结合超声波的频率检测方法,实现腔镜器械消毒灭菌自动化清洗11。2腔镜器械消毒灭菌自动化清洗设备优化实现在腔镜器械消毒灭菌自动化清洗的技术流程和模型设计的基础上,采用 VIX 总线处理技术实现腔镜器械消毒灭菌清洗过程中的调速和调压处理,采用信号输出转换控制方法,进行腔镜器械消毒灭菌自动化清洗过程中的控制指标设计和流程分析,腔镜器械消毒灭菌控制,在腔镜器械消毒灭菌自动化清洗装置的输出控制模块,得到腔镜器械消毒灭
18、菌的接口模块装置分布12,采用 MMC 子模块设计方法,建立腔镜器械消毒灭菌自动化清洗装置的信息交互模块,在人机控制模块和信息处理模块中进行腔镜器械消毒灭菌自动化清洗过程控制,通过集成系统的集成设计方法,采用基于 ANSI C 内核控制,进行腔镜器械消毒灭菌自动化清洗装置的时间驱动控制和设计,构建系统的时钟控制总线,通过 PLC 总线传输的方法进行腔镜器械消毒灭菌自动化清洗的参数调节13-15,设计 AD 信息采集电路,实现对腔镜器械消毒灭菌自动化清洗装置的传感信息采集。在进行腔镜器械消毒灭菌过程中现场数据分析和数据实时记录的基础上,结合触发总线控制,进行腔镜器械消毒灭菌的硬件设计,如图硬件设
19、计结构图如图 4所示。由图 4 可知,利用 S3C2440 处理器的串行口读写程序中的数据,组件控制模块向设备驱动控制发送相应的控制命令,设备驱动控制器为 STC12LE5A60S2 单片机,工作电压为 3.3 V,能提供更好的兼容性,设备驱动控制接收到命令后,根据命令的不同,实现所要求的功能,从而完成腔镜器械消毒灭菌的硬件设计。图 4 腔镜器械消毒灭菌装置的硬件结构3 实验测试和数据分析为了验证本方法在实现腔镜器械消毒灭菌自动化清洗中的应用性能,进行实验测试,设定腔镜器械消毒灭菌自动化清洗装置的外围控制电压为 120 V,输出电流为 20 mA,超声波阻抗 4.53107瑞利,声阻抗为 42
20、8瑞利,硬件参数设定见表 1 所示。灭菌过程参数分布见表 2 所示。表 1 硬件参数设计设计变量参数值额定电流/A120f/kHz)46极数8信号幅值/V20额定电压/V120额定频率/Hz28占空比/%25表 2 腔镜器械消毒灭菌的关联特征分布灭菌流程控制量信息熵回归参数消毒流程 14.151 46.119 20.443 1消毒流程 24.071 46.007 50.698 5消毒流程 33.748 26.496 20.660 7消毒流程 43.821 26.306 10.409 7消毒流程 53.942 86.111 60.645 0消毒流程 63.850 46.150 30.720 9消
21、毒流程 73.731 56.356 30.785 7消毒流程 83.933 76.313 40.789 5消毒流程 93.421 56.364 80.606 0消毒流程 103.509 06.457 30.683 7消毒流程 113.601 76.017 70.798 5消毒流程 123.549 46.261 80.456 1消毒流程 134.151 46.119 20.443 1消毒流程 144.071 46.007 50.698 5消毒流程 153.748 26.496 20.660 7均值3.456 46.687 70.556 9382自动化与仪器仪表2023 年第 1 期(总第 279
22、 期)根据上述参数设定,进行腔镜器械消毒灭菌自动化清洗的过程控制,得到清洗输出的超声波回波如图 5所示。图 5 清洗输出的超声波回波分析图 5 得知,清洗输出的超声波回波电压上下波动范围一致,以图 5 超声回波为输入,进行灭菌输出参数控制,得到消毒灭菌收敛性控制结果如图 6 所示。图 6 消毒灭菌收敛性控制结果分析图 6 得知,本方法进行腔镜器械消毒灭菌自动化清洗控制的收敛性较好,回波电压波动范围较为一致。这是因为本方法以单片机作为核心控制芯片进行腔镜器械消毒灭菌自动化清洗设备的往复式控制,采用VIX 总线处理技术实现腔镜器械消毒灭菌清洗过程中的调速和调压处理。4 结束语提出基于自动化清洗设备
23、的腔镜器械消毒灭菌方法。采用集成的 DSP 融合控制技术,进行腔镜器械消毒灭菌自动化清洗装置的 PLC 逻辑可编程控制,采用单片机设计中央处理器模块进行腔镜器械消毒灭菌自动化清洗设备的智能信息处理和集成信息分析,结合超声波的频率检测方法,实现腔镜器械消毒灭菌自动化清洗。测试表明,本方法进行腔镜器械消毒灭菌的可靠性较好,过程收敛效果较高。参考文献1 陈艳,王琪,王佳庆,等.粗糙神经网络数据挖掘技术在大型医疗设备故障预警中的应用研究J.中国医学装备,2020,17(9):144-148.2 李元慈.基于随机森林的医院腔镜器械消毒灭菌效果自动监测方法J.自动化与仪器仪表,2021,(5):32-35
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