皇甫德俊，周曉東，邱永斌，張 玉，姚文坡，羊 元，谷 均，陳興東

HUANGFU De-jun1,ZHOU Xiao-dong1,QIU Yong-bin1,ZHANG Yu1, YAO Wen-po2,YANG Yuan1,GU Jun1,CHEN Xing-dong1(1.Tangshan Branch of Nanjing General Hospital of Nanjing Military Area Command,Nanjing 211131,China; 2.Department of Equipment,Nanjing General Hospital of Nanjing Military Area Command,Nanjing 210002,China)

高壓氧艙智能新型自動測氧儀的研制

皇甫德俊，周曉東，邱永斌，張 玉，姚文坡，羊 元，谷 均，陳興東

目的：克服以往測氧儀的不足，設(shè)計出一款用于高壓氧艙氧體積分數(shù)監(jiān)測的智能新型測氧儀。方法：在高壓氧艙引出的氣體采樣重要位置點放置相應(yīng)傳感器進行數(shù)據(jù)采集，經(jīng)單片機處理分析，判斷出引入測氧儀氧電極的采集氣樣是否來自氧艙艙內(nèi)。若監(jiān)測到是異常來源氣樣，工作人員可通過聲光報警和文字閃爍提示來調(diào)整采樣閥開閉及開度大小。當(dāng)氧體積分數(shù)超過23%時，則通過測氧儀RS232串口發(fā)出控制信號至氧艙主操控系統(tǒng)，迫使氧艙進行自動換氣或減壓出艙的控制操作，從而保證了整個氧艙的安全性。結(jié)果：智能新型測氧儀不僅具有正常測氧功能，而且可對所涉及到的氣樣采樣部分進行有效的監(jiān)測和跟蹤，避免了誤操作導(dǎo)致的安全事故。結(jié)論：通過試驗驗證，各項功能符合設(shè)計要求，可進一步保障高壓氧艙運行安全，同時可為氧艙制造廠商提供一定的安全設(shè)計提示。

測氧儀；高壓氧艙；智能控制；氧體積分數(shù)

0 引言

測氧儀作為氧艙系統(tǒng)的重要組成部分，在氧艙的安全監(jiān)控及氧體積分數(shù)監(jiān)測方面起著重要作用，已成為保障高壓氧艙系統(tǒng)安全運行的一種重要安全附件。在測氧儀上能嚴密地觀察到艙內(nèi)氧體積分數(shù)的變化，氧體積分數(shù)的異常變化對高壓氧治療有著潛在的危險性[1]。據(jù)報道，我國從1965—2011年共發(fā)生38起醫(yī)用氧艙事故[2]。這些氧艙事故的發(fā)生大部分都有氧體積分數(shù)超標的現(xiàn)象，加之有火源和可燃物，就造成了這一起起悲劇的發(fā)生。氧的體積分數(shù)越高，越易燃燒，燃燒越激烈。氧體積分數(shù)在30%以上時可加速燃燒，達到35%時可瞬間燃燒，達到42%時可引起爆燃。所以，就氧艙而言，如果艙內(nèi)無明火或可燃物，只要嚴格控制氧體積分數(shù)在23%以內(nèi)[3]，就可以預(yù)防和消除火災(zāi)。在高壓氧艙的實際運行中，雖然有測氧儀的實時監(jiān)測使氧體積分數(shù)控制在一個安全值范圍內(nèi)，但依然會發(fā)生火災(zāi)爆燃安全事故[4]。圖1是高壓氧艙測氧部分的設(shè)計示意圖（無關(guān)部分未畫出），從中我們會發(fā)現(xiàn)一定的問題。

圖1 高壓氧艙測氧部分設(shè)計示意圖

如圖1所示，在氧艙設(shè)計過程中，從氧艙內(nèi)引出一根氣體采集管，依次經(jīng)過氣樣采樣閥、氣體流量計，最后送到測氧儀的氧電極中。測氧儀不斷采集流經(jīng)測氧儀氧電極氣體中的氧含量，若有異常則立即聲光報警，同時測氧儀會送出一個信號給氧艙控制主機，此時計算機主機若在全自動控制下，會自動啟動換氣功能，保證艙內(nèi)氧體積分數(shù)小于23%，處于一個安全值內(nèi)。從設(shè)計表面看無任何問題，其實在這樣的設(shè)計中深藏著一個重大的安全隱患。因為操艙人員在實際操艙中有時會忘記開啟氣樣采樣閥，此時系統(tǒng)若沒有任何報警提示，當(dāng)氧艙內(nèi)氧體積分數(shù)大于23%時，測氧儀依然會顯示正常值，因為這時測氧儀采集的氣體氧體積分數(shù)是滯留在氧電極中的氧體積分數(shù)，而非艙內(nèi)實際氧體積分數(shù)，這是極其危險的，若艙內(nèi)此時具備火源和可燃物，氧艙就可能發(fā)生爆炸[5]。針對設(shè)計中的不足，本文重新設(shè)計了一款智能型測氧儀，將有效解決此問題。

1 工作原理

在ATmega16[6]單片機的控制下，在氧艙和氣樣采樣閥之間的采樣管上接入壓力變送器，對高壓氧艙中的壓力進行實時監(jiān)測。同時，在氣體流量計出氣口依次串接智能型測氧儀中的氧電極和氣體流量傳感器。此舉是當(dāng)艙內(nèi)有壓力時，智能型測氧儀對采樣氣體依次流過氧電極和氣體流量傳感器的流量數(shù)據(jù)進行分析判斷，以此來確定氧電極中的待測氣體是否為艙內(nèi)引出的實時流過的采樣氣體，以判斷氣樣采樣閥是否打開，為智能型測氧儀工作在正常采集測氧狀態(tài)提供判定基礎(chǔ)。在確定氣樣采樣閥處于開啟狀態(tài)時，智能型測氧儀中的氧電極所測得的氣樣為來自艙內(nèi)的實時氣樣。氧電極測得的氣樣數(shù)據(jù)送入ATmega16單片機，經(jīng)溫度曲線修正處理后輸出氧體積分數(shù)值，因為氧電極對氧體積分數(shù)的測定受溫度影響，所以在氧電極的氣室中放置一個高精度的溫度傳感器DS18B20，用于氣樣的溫度采集，以此對氧體積分數(shù)值進行修正補償，使輸出值更為準確。若壓力傳感器檢測到艙內(nèi)有壓力，而氣體流量傳感器卻檢測不到采樣氣體經(jīng)過，則立即觸發(fā)聲光報警，同時在顯示屏上不停地閃爍提示報警文字信息。這樣可從多方面提示工作人員打開采樣閥，避免因操作疏忽引發(fā)安全問題。當(dāng)單位時間內(nèi)氣體流量傳感器未能檢測到氣樣的流量，單片機則通過RS232串口給氧艙操艙主機控制系統(tǒng)發(fā)出異常數(shù)據(jù)信息，讓操艙主機系統(tǒng)啟動換氣功能，使氧艙內(nèi)的氧體積分數(shù)始終保持在一個安全值內(nèi)，或根據(jù)當(dāng)時條件判斷終止操艙進程直接進行減壓出艙操作。在報警電路、顯示電路、打印電路、存儲電路、異步串口傳送電路等共同參與下協(xié)同完成全部的采集測氧相關(guān)工作。具體改進如圖2所示。

圖2 高壓氧艙測氧部分改進設(shè)計圖

此次設(shè)計的智能新型自動測氧儀在原有的測氧基礎(chǔ)上增加了壓力檢測部分和流量檢測部分，在穩(wěn)定可靠的ATmega16單片機核心控制下，依托下位機相應(yīng)的軟件，圍繞智能測氧儀是否處于正常艙內(nèi)氣樣采集狀態(tài)及顯示實際艙內(nèi)氧體積分數(shù)的一套完整系統(tǒng)而展開設(shè)計，具體電路原理圖如圖3所示。

圖3 智能新型自動測氧儀電路原理圖

2 硬件部分

2.1 單片機

此次的設(shè)計主要采用Atmel公司的ATmega16單片機。ATmega16是基于增強的AVR精簡指令集計算機[7]（reduced instruction set computer，RISC）結(jié)構(gòu)的低功耗8 bit微控制器。內(nèi)核具有豐富的指令集，其先進的指令集以及單時鐘周期指令執(zhí)行時間使得數(shù)據(jù)吞吐率高達1 MIPS/MHz，所有的寄存器都直接與算術(shù)邏輯單元（arithnretic and logic unit，ALU）相連接，使得一條指令可以在一個時鐘周期內(nèi)同時訪問2個獨立的寄存器。

2.2 氧電極

本次設(shè)計所采用的氧電極中的傳感器均為固態(tài)電化學(xué)傳感器[8-9]，氧電極測氧原理為：將含氧的參比氣體或待測氣體通過采集管引入氧電極的氣室中，待測氣體與固態(tài)電化學(xué)氧傳感器發(fā)生反應(yīng)并產(chǎn)生與采集氣體中氧體積分數(shù)成正比的電信號輸出。氧電極主要由傳感電極（或工作電極）和反電極組成，并由一個薄電解層隔開。同時，在采集氣室內(nèi)為了彌補待測氣體溫度的變化對傳感器內(nèi)部透氧膜的透氧率產(chǎn)生影響，而致擴散電流輸出漂移，我們在氧電極的氣室內(nèi)放置一個溫度傳感器用于溫度跟蹤監(jiān)測。溫度的變化會使電信號輸出值產(chǎn)生一定的偏移，一般當(dāng)溫度高于20℃時，傳感器的電信號輸出值隨著溫度升高而升高；當(dāng)溫度低于20℃時，傳感器的輸出值隨著溫度降低而降低。因此，在氧電極氣室內(nèi)采用精密的溫度傳感器進行溫度采集，將有效地彌補實際產(chǎn)生的誤差，經(jīng)單片機處理補償修正后，可得到精準穩(wěn)定的結(jié)果，同時可拓寬測量范圍。氣室被打開狀態(tài)下的氧電極如圖4所示，具體實施電路如圖5所示。

圖4 氧電極

圖5 實施電路圖

氧電極傳感器把0%～30%以內(nèi)的氧體積分數(shù)轉(zhuǎn)換成4～20 mA的標準信號輸出。經(jīng)LM324放大器放大后送入單片機PA4腳，經(jīng)ATmega16單片機模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器（analog digital converter，ADC）轉(zhuǎn)換后，可以將連續(xù)的模擬量通過10 bit的逐次逼近型ADC轉(zhuǎn)換成離散的數(shù)字量，方便單片機的數(shù)據(jù)處理。由溫度傳感器DS18B20[10]采集的數(shù)據(jù)經(jīng)單片機溫度補償綜合分析，最后得出精準的氧體積分數(shù)值。氧電極產(chǎn)生的電流（I）與空氣中氧氣的體積分數(shù)成線性關(guān)系

式中，K為電極常數(shù)，由氧的擴散系數(shù)、擴散層厚度及陰極面積決定；A為氧在隔膜中的滲透率，與膜材料及厚度等有關(guān)；C（O2）為空氣中氧氣的體積分數(shù)。由式（1）可知，氧探頭最后輸出電流信號，且電流量和氧氣的體積分數(shù)成線性關(guān)系。

2.3 氣體流量傳感器

本次設(shè)計采用FSG系列小流量氣體質(zhì)量流量傳感器，該傳感器靈敏度高，具有極小的始動流量，傳感芯片采用熱質(zhì)量流量計量，無需溫度及壓力補償，保障了傳感器的高精度計量。傳感器零點穩(wěn)定度較傳統(tǒng)的熱式質(zhì)量流量計有極大的不同，結(jié)合微控制器智能技術(shù)，使該流量傳感器重復(fù)性好，實現(xiàn)了計量準確可靠。高壓氧艙的采樣氣體屬于清潔氣體且流量小，選用FSG系列小流量氣體質(zhì)量流量傳感器是非常適合的。獨特的封裝技術(shù)使之可同氧電極的排氣管直接對接，易安裝。傳感器管腳以模擬量4～20 mA輸出，通過外接LM324放大電路，最后轉(zhuǎn)換成1～5 V的模擬信號輸出，直接同ATmega16單片機的PA5腳進行對接。氣體流量傳感器的引腳圖如圖6所示。

圖6 氣體流量傳感器的引腳圖

2.4 壓力變送器

壓力變送器的核心部件是一個應(yīng)變橋。它是在一塊硅基片上由激光光刻出4個阻值高度接近的電阻，使之組成一個平衡電橋。當(dāng)硅基片受到壓力作用產(chǎn)生微小形變時，4個橋臂的電阻受到不同壓力，阻值變化也不同，使電橋失去平衡狀態(tài)，橋路有電壓輸出。傳感器輸出的這一電壓信號與供電電壓、橋臂電阻的阻值相關(guān)。由于橋路電路由恒流源供電，這時輸出信號僅與橋臂阻值的變化有關(guān)。阻值的變化與所受壓力成正比，信號電壓大小就與壓力信號強弱成正比。此信號經(jīng)過前置放大電路、溫度補償?shù)入娐罚詈筠D(zhuǎn)換為4～20 mA的輸出電流信號，從而實現(xiàn)了對壓力的測量。此次設(shè)計主要采用美國MEAS生產(chǎn)的M5156-000005-006BG高精度壓力變送器，主要特點是結(jié)構(gòu)小巧，螺紋接口1/4/NPT，量程0.6 MPa，輸出信號4～20 mA，在安裝和信號采集上非常便捷。同樣通過LM324放大電路轉(zhuǎn)換成1～5 V的模擬信號輸出，最后同ATmega16單片機的PA6腳進行對接，其外觀和核心應(yīng)變橋如圖7所示。

圖7 壓力變送器外觀及其核心應(yīng)變橋

2.5 聲光報警電路

電路中使用單片機的PB0口控制三極管8550的通斷來使蜂鳴器發(fā)聲和發(fā)光管閃爍（如圖8所示）。三極管在這里的作用有2個：（1）開關(guān)作用，控制蜂鳴器和發(fā)光二極管（light emitting diode，LED）的電源電路的通斷；（2）提供蜂鳴器發(fā)聲所需的較高電流，單片機的I/O口驅(qū)動能力有限，借助三極管電流放大的作用來放大電流，促使蜂鳴器獲得足夠的驅(qū)動電流，并控制LED閃爍。

圖8 聲光報警電路圖

如圖8所示，在蜂鳴器兩端并聯(lián)了一個二極管，這個二極管稱為續(xù)流二極管。蜂鳴器本質(zhì)上是一個感性元件，其電流不能瞬變，因此必須有一個續(xù)流二極管提供續(xù)流。否則，在蜂鳴器兩端會產(chǎn)生幾十伏的尖峰電壓，可能損壞驅(qū)動三極管，并干擾整個電路系統(tǒng)的其他部分。濾波電容C21和C22的作用是濾波，濾除蜂鳴器電流對其他部分的影響，也可改善電源的交流阻抗，穩(wěn)壓二極管D2是保護LED的。

2.6 串口電路

由于單片機應(yīng)用系統(tǒng)的信號電壓是TTL電平0～+5 V，而計算機串口RS232電平是-12～+12 V，因此要和計算機進行通信首先要解決電平轉(zhuǎn)換的問題[11]。此次設(shè)計采用MAX232芯片作為單片機和計算機串口之間進行通信的轉(zhuǎn)換部件，使用+5 V單電源供電。MAX232芯片也是美信公司專門為計算機的RS232標準串口設(shè)計的接口電路，內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本分為3個部分：（1）電荷泵電路，功能是產(chǎn)生+12 V和-12 V 2個電源電平，提供RS232串口電平的需要；（2）數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道，構(gòu)成2個數(shù)據(jù)通道；（3）供電電路，如圖9所示。

圖9 串口連接電路圖

2.7 液晶顯示模塊

HA12864K-ZK5模塊是由成都宏安電子有限公司生產(chǎn)的一款漢字圖形點陣液晶顯示模塊，它采用臺灣矽創(chuàng)電子公司生產(chǎn)的7ST7920中文圖形控制器，能夠顯示128像素×64像素的圖形或者4行16點陣× 16點陣的中文字符，內(nèi)置8 192個中文漢字。外圍用少量阻、容元件即可，結(jié)構(gòu)件等裝配在印制電路板（printed circuit board，PCB）上。整個模塊結(jié)構(gòu)緊湊、輕巧、容易裝配；由單+5 V電源供電，具有低功耗、長壽命、高可靠性的特點。其引腳定義如圖10所示。既可以采用并行連接，也可以采用串行連接。本次設(shè)計采用并行方式連接，其連接方式如圖10所示。

圖10 液晶顯示模塊與單片機連接圖

2.8 時鐘電路

DS1302是美國DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶隨機存取存儲器（random access memory，RAM）的實時時鐘電路[12-13]，它可以對年、月、周、日、時、分、秒進行計時，具有閏年補償功能，工作電壓為2.5～5.5 V。采用三線接口與中央處理器（central processing unit，CPU）進行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號或RAM數(shù)據(jù)。

DS1302的引腳排列，其中VCC為主電源，NC為后備電源，它在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時鐘的連續(xù)運行。DS1302由NC或VCC二者中的較大者供電：當(dāng)VCC大于NC+0.2 V時，VCC給DS1302供電；當(dāng)VCC小于NC時，DS1302由NC供電。X1和X2是振蕩源，外接32.768 kHz晶振。采用reset（RST）復(fù)位/片選線，通過把RST輸入驅(qū)動置高電平來啟動所有的數(shù)據(jù)傳送。RST輸入有2種功能：（1）RST接通控制邏輯，允許地址/命令序列送入移位寄存器。（2）RST提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)傳送的方法。當(dāng)RST為高電平時，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對DS1302進行操作。如果在傳送過程中，RST置為低電平，則會終止此次數(shù)據(jù)傳送，I/O引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電運行時，在VCC＞2.0 V之前，RST必須保持低電平。只有在串行時鐘（serial clock，SCLK）為低電平時，才能將RST置為高電平。I/O為串行數(shù)據(jù)輸入輸出端（雙向），SCLK為時鐘輸入端。DS1302的連接圖如圖11所示。

圖11 DS1302的連接圖

2.9 打印電路

打印機采用的是北京的思普瑞特SP-DⅢ微型熱敏打印機（如圖12所示），此打印機支持中文、西文和字符打印，采用熱敏打印，接口方式可以采用串行接口或并行接口，本次與單片機采用同步串行方式連接，電源采用5 V/3 A直流電源供電。具有體積小、質(zhì)量輕、功能完備、速度高、清晰度高、外觀美麗、操作簡單、連接方便等優(yōu)點。

圖12 SP-DⅢ微型熱敏打印機

3 軟件部分

軟件開發(fā)采用ImageCraft公司集成開發(fā)環(huán)境的ICCAVR開發(fā)工具，ICCAVR綜合了編輯器、工程管理器和C編譯器的集成開發(fā)環(huán)境（integrated development environment，IDE）。同時可無縫對接AVR_ Studio軟件調(diào)試器，可對ICCAVR編譯輸出的*cof映像文件進行軟件調(diào)試，使此平臺開發(fā)出的軟件更高效、便捷。

系統(tǒng)啟動后按照如圖13所示的流程圖執(zhí)行操作，開始進行系統(tǒng)初始化。微控制單元（microcon troller unit，MCU）對接入氧艙的采集管路上的壓力傳感器和氣體流速傳感器進行壓力及氣體流速采樣。通過實時壓力采集主要檢測氧艙是否處于加壓或運行狀態(tài)，若處于操艙運行中，MCU依據(jù)壓力狀態(tài)可判斷出是否有氧艙的采樣氣樣流過氣體流量傳感器，這是因為氣體流量傳感器串接在采集管路的末端，所以氣體流過氣體流量傳感器必然流過氧電極；若在壓力狀態(tài)下沒有檢測到采樣氣體流經(jīng)氣體流量傳感器，則采樣閥肯定未能按照要求開啟，此時會觸發(fā)聲光報警，并在顯示屏上閃爍提示“請打開采樣閥”字樣。通過幾方面的報警提示，工作人員便知曉在操艙時忘記了采樣閥的開啟。若單位時間內(nèi)系統(tǒng)遲遲檢測不到采樣氣體的流速，則會通過RS232異步串口向氧艙操艙主機發(fā)出停止艙內(nèi)加壓干預(yù)數(shù)據(jù)信號，迫使主機操艙加壓停止。此舉的軟件設(shè)計是一種安全防范保護，若在壓力狀態(tài)下串接在氣樣采集管路中的氣體流量傳感器檢測到氣體流量，則證明采樣閥工作在正常的開啟狀態(tài)，此時測得的氧體積分數(shù)是有效的氧體積分數(shù)值，通過顯示屏實時地顯示其值。如果測得的氧體積分數(shù)≥23%，則通過RS232異步串口給操艙主機送出氧艙換氣控制信號。啟動換氣功能，同時顯示屏上閃爍著超標的氧體積分數(shù)值，換氣后的氧體積分數(shù)值不斷下降，在氧電極的不斷檢測下，氧體積分數(shù)值將回落到正常值，此時聲光報警狀態(tài)消除，可以繼續(xù)進行高壓氧治療。如果氧體積分數(shù)持續(xù)單位時間內(nèi)依然回落不到正常值，且還有不斷上升跡象，當(dāng)壓強值為0.2 MPa，且氧體積分數(shù)≥24%時，單片機則通過RS232異步串口向操艙主機系統(tǒng)發(fā)出一個終止治療的控制信號，讓操艙主機執(zhí)行減壓出艙的動作。

圖13 系統(tǒng)執(zhí)行流程圖

4 測試結(jié)果

為了驗證此系統(tǒng)設(shè)計是否達到預(yù)期設(shè)計效果，模擬現(xiàn)實操作中疏忽開啟采樣閥的情形，選擇了2個壓強點進行逐一測試。首先關(guān)閉采樣閥，然后進行氧艙加壓，當(dāng)壓力值由相對壓強0.00 MPa開始逐漸緩緩上升到0.01 MPa時，測氧儀聲光報警，同時顯示屏閃爍顯示“請打開采樣閥”，這時加壓停止，開啟采樣閥后，聲光報警立即停止，且顯示屏上顯示的內(nèi)容變成氧體積分數(shù)19.8%，加壓暫停狀態(tài)立即轉(zhuǎn)變

（????）（????）成加壓狀態(tài)。當(dāng)壓強升至0.1 MPa時，為了再次測試系統(tǒng)對加壓中因誤操作導(dǎo)致的采樣閥關(guān)閉行為的報警，而人為地關(guān)閉采樣閥，此刻聲光和顯示屏閃爍提示信息同時報警，加壓狀態(tài)立刻中斷。接下來為了驗證氧體積分數(shù)超標報警，分別在壓強為0.05、0.08、0.1 MPa時進行混合氣體（混合氣體氧體積分數(shù)為25%）輸入，結(jié)果在每個壓強點都出現(xiàn)了聲光報警和顯示屏閃爍“氧體積分數(shù)25%”的報警提示。每一次氧體積分數(shù)超標都出現(xiàn)了功能換氣，換氣之后都能使氧體積分數(shù)從超標后的25%一直回落到22%。氧體積分數(shù)回落到正常值后報警狀態(tài)立即消失且換氣停止。通過以上功能性測試，系統(tǒng)達到了預(yù)期設(shè)計要求。

5 結(jié)論

通過此系統(tǒng)的設(shè)計可以解決因測氧部分操作不當(dāng)而引發(fā)的安全隱患問題，使原有的采集測氧部分設(shè)計不足得到了進一步的改善，發(fā)揮了智能檢測控制系統(tǒng)應(yīng)有的功能和特色，使氧艙能很好地防范氧體積分數(shù)異常的安全風(fēng)險。

[1] 呂麗，謝守民.漏氧引起高壓氧艙的氧濃度升高導(dǎo)致氧艙爆燃的探討[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2006，27（7）：97-100.

[2] 黃懷，李寧，翁其彪，等.中國38起高壓氧艙事故分析及安全管理探討[J].重慶醫(yī)學(xué)，2009，38（8）：894-896.

[3] GB/T 12130—2005 醫(yī)用空氣加壓氧艙[S].

[4] 宋傳斌.高壓氧艙氧濃度的監(jiān)測[J].醫(yī)療設(shè)備信息，2003，18（6）：1 628-1 633.

[5] 劉向峰，湯劍波.醫(yī)用高壓氧艙安全管理與安全事故的探討[J].中國醫(yī)療器械信息，2012，18（3）：48-51.

[6] ATMEL.ATmega16（L）Complete[EB/OL].（2010-05-07）[2014-11-05].http：//www.atmel.com/zh/cn/devices/ATMEGA16.aspx?tab= documents.

[7] 馬潮．AVR單片機嵌入式系統(tǒng)原理與應(yīng)用實踐[M]．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2007：20-47．

[8] 趙萍，孫志成，張楓.氧傳感器技術(shù)現(xiàn)狀[J].計量與測試技術(shù)，2012，39（11）：48-50.

[9] Scholz F，Nitschke L，Henrion G，et al.Abrasive stripping voltammetry——the electrochemical spectroscopy for solid state：application for mineral analysis[J].Fresenius′ZeitschriftfüranalytischeChemie，1989，355（2）：189-194.

[10] 周月霞，孫傳友.DS18B20硬件連接及軟件編程[J].傳感器世界，2001，7（12）：25-29.

[11] 郭宏亮.PC機與AT89C51單片機的串行通信接口設(shè)計[J].平原大學(xué)學(xué)報，2007，24（3）：117-119.

[12] 姚德法，張洪林.串行時鐘芯片DS1302的原理與使用[J].信息技術(shù)與信息化，2006（1）：39-42.

[13] 李偉躍.基于時鐘芯片DS1302的萬年歷的設(shè)計[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2012（9）：20-21.

（收稿：2014-11-21 修回：2015-03-18）

Development of intelligent automatic oxygen analyzer for hyperbaric oxygen chamber

ObjectiveTo design an intelligent oxygen analyzer for monitoring oxygen volume fraction in the hyperbaric oxygen chamber.MethodsData were acquired at some positions with the sensors,and then processed and analyzed with the SCM to determine if the oxygen sample was from the oxygen chamber.If the oxygen sample proved to be abnormal,the staff was reminded to by sound light alarm or flashing characters to regulate the sampling valve.When the oxygen volume fraction exceeded 23%,control signals were sent from RS232 serial port of the oxygen analyzer to the main control system of the oxygen chamber to activate automatic ventilation or decompression,so that the safety of the chamber could be ensured.ResultsThe oxygen analyzer had the functions of oxygen detection as well as monitoring and tracing of oxygen sample,and thus eliminated the possibility of safety accidents due to misoperation.ConclusionThe safety of the hyperbaric oxygen chamber is enhanced,and references are provided to the manufacturer for safety design.[Chinese Medical Equipment Journal，2015，36（8）：10-14，25]

oxygen meter;hyperbaric oxygen chamber;Intelligent control;oxygen volume fraction

R318.6；R197.39

A

1003-8868（2015）08-0010-06

10.7687/J.ISSN1003-8868.2015.08.010

HUANGFU De-jun1,ZHOU Xiao-dong1,QIU Yong-bin1,ZHANG Yu1, YAO Wen-po2,YANG Yuan1,GU Jun1,CHEN Xing-dong1
(1.Tangshan Branch of Nanjing General Hospital of Nanjing Military Area Command,Nanjing 211131,China; 2.Department of Equipment,Nanjing General Hospital of Nanjing Military Area Command,Nanjing 210002,China)

專利：國家實用新型專利（ZL 201220152876.4）

皇甫德?。?974—），男，副主任，工程師，主要從事醫(yī)療器械管理、設(shè)計與維修方面的研究工作，E-mail：hpxhl@163.com。

211131南京，南京軍區(qū)南京總醫(yī)院湯山分院（皇甫德俊，周曉東，邱永斌，張 玉，羊 元，谷 均，陳興東）；210002南京，南京軍區(qū)南京總醫(yī)院設(shè)備科（姚文坡）

陳興東，E-mail：152797295@qq.com