【正文】 and timing gas, making the vein disc rhythmic close, promoting the leg blood circulation, and relieving fatigue in order to achieve the effect of the legs。 下肢靜脈曲張主要是指下肢淺靜脈系統(tǒng)處于伸長(zhǎng)、蜿蜒和曲張狀態(tài)。單純下肢靜脈所引起的臨床表現(xiàn)，一般并不嚴(yán)重，主要表現(xiàn)為下肢淺靜脈蜿蜒擴(kuò)張迂曲，如病程繼續(xù)進(jìn)展，到后期，尤其是當(dāng)交通靜脈瓣膜破壞后，可出現(xiàn)輕度腫脹 和足靴區(qū)皮膚營(yíng)養(yǎng)性變化，包括皮膚萎縮、脫屑、瘙癢、色素沉著、皮膚和下皮組織硬結(jié)、甚至濕疹和潰瘍形成。這些方法對(duì)于患靜脈曲張很嚴(yán)重的病人可能比較有效，但對(duì)于有輕微靜脈曲張跡象的患者來(lái)說(shuō)，手術(shù)和藥物治療法并不是首選。但目前對(duì)于下肢靜脈曲張的物理治療，還僅限于傳統(tǒng)的彈性襪治療法和彈力繃帶療法，但治療的效果也不十分理 2 想。 腿部氣動(dòng)按摩儀的設(shè)計(jì)依據(jù) 根據(jù)血流動(dòng)力學(xué)理論，下肢靜脈血液能對(duì)抗重力而向心回流，受到多種因素影響，首先是小腿肌泵功能，小腿腓腸肌內(nèi)含有大量靜脈竇，內(nèi)容血量可達(dá) 140ml，且肌泵受筋膜所包裹，一 次肌泵收縮可排出 60— 90ml 血液，是靜脈回流的主要?jiǎng)恿?，所以又被稱為“第二心臟”。還有就是靜脈瓣膜的單向關(guān)閉功能，能對(duì)抗近側(cè)血柱的重力作用，阻止血液向遠(yuǎn)側(cè)倒流。小腿腓腸肌的收縮功能是促使靜脈回血的主要?jiǎng)恿Γ坏╈o止不動(dòng)，小腿肌泵功能消失，則踝部靜脈承受的壓力最高，淤血程度也最嚴(yán)重。 腿部氣動(dòng)按摩儀的設(shè)計(jì)思路 若要修復(fù)失去支撐能力的瓣膜，需要很復(fù)雜的手術(shù)而且收效甚微，此方法并不可取。初步設(shè)想一種充氣式按摩腿套能固定于患者下肢病患處，它由多條可封閉氣囊組成。當(dāng)氣囊內(nèi)的空氣達(dá)到一定的壓力后，使其中另外兩個(gè)相間隔的氣囊開始充氣，同時(shí)將先前已經(jīng)充氣到一定壓力的氣囊放氣，當(dāng)氣囊內(nèi)的氣體壓力在人體腿部感受不到后（此時(shí)便認(rèn)為氣體已經(jīng)放光），再次對(duì)剛剛放氣完畢的氣囊快速充氣，同時(shí)使已經(jīng)充氣到一定壓力的氣囊開始放氣。利用各氣囊充、放氣之間產(chǎn)生的負(fù)壓來(lái)促使腿部靜脈血流動(dòng)，同時(shí)加速了血液循 3 環(huán)，實(shí)現(xiàn)了靜脈血在人靜止不動(dòng)時(shí)仍然可以對(duì)抗自身的重力作用而向心回流心臟的可能，此功能既緩解 了腿部疲勞，也避免了因長(zhǎng)久站立不動(dòng)而導(dǎo)致的靜脈曲張。 圖 11 腿部氣動(dòng)按摩儀的外觀結(jié)構(gòu) 充氣腿套是由 4條密閉氣囊組成的，被固定在患者下肢。治療時(shí)，打開控制盒上的開關(guān)，控制盒內(nèi)的自動(dòng)充氣泵向充氣腿套中的氣囊迅速充氣。 充氣腿套主要是由 4條帶有電磁閥控制的氣囊構(gòu)成，它的制作要求比較高，要符合密封、輕便、舒適、美觀這四項(xiàng)要求。充氣腿套應(yīng)該可以由使用者按照個(gè)人的小腿粗細(xì)自行綁定，所以要選擇一些質(zhì)地輕柔且較耐磨的材料制作，而且腿套的外形設(shè)計(jì)應(yīng)符合人體解剖學(xué)，使患者穿著舒適、美觀，滿足使用者即使是在工作時(shí)也 4 可以使用的要求。其內(nèi)部主要設(shè)計(jì)大致如下：電源電路；單片機(jī)最小系統(tǒng)；氣泵驅(qū)動(dòng)電路；電磁閥驅(qū)動(dòng)電路；快速自動(dòng)充氣泵；電磁閥；氣路連接部分。 單片機(jī)最小系統(tǒng)：是整個(gè)系統(tǒng)的核心組成部分，包括復(fù)位電路和時(shí)鐘電路，單片機(jī)用來(lái)控制各個(gè)氣囊的充、放氣時(shí)間和充、放氣順序，是整個(gè)系統(tǒng)的控制核心。 氣泵驅(qū)動(dòng)電路：是由單 片機(jī)輸出控制信號(hào)來(lái)控制繼電器開合的電路，繼電器類型的選擇很重要，本系統(tǒng)選擇常開五個(gè)引腳的繼電器，當(dāng)繼電器閉合時(shí)，氣泵開始工作，在電磁閥的控制下為預(yù)定的氣囊開始充氣。 電磁閥驅(qū)動(dòng)電路：本質(zhì)上與氣泵控制電路原理相同，單片機(jī)控制電磁閥的開合，使其在氣泵工作狀態(tài)下，控制氣囊的充、放氣順序。 快速充氣泵：氣泵的選擇很重要，需要考慮到工作電壓、工作電流、噪音的大小、耐壓情況和氣孔孔徑尺寸等，其中尤其需注意氣孔孔徑尺寸的選擇，因?yàn)檫@一 因素同時(shí)也是氣路連接設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要因素 ,利用快速自動(dòng)充氣泵對(duì)充氣腿套內(nèi)的氣囊進(jìn)行快速充氣，由于速度比較快，可減少靜脈受到較長(zhǎng)時(shí)間的擠壓可能出現(xiàn)的淤血現(xiàn)象，充氣泵是該裝置最主要的動(dòng)力系統(tǒng)，直接影響到治療的效果，因此選擇時(shí)應(yīng)較慎重。 電磁閥：在選擇時(shí)，首先是在氣路連接部分設(shè)計(jì)好之后根據(jù)所需氣囊的控制順序以及充、放氣方式來(lái)選擇所需要的電磁閥的規(guī)格以及類型 , 這也是該裝置一個(gè)比較有創(chuàng)意并且符合生命特征的一個(gè)設(shè)想。 氣路連接部分：是整個(gè)系統(tǒng)的第二大核心組成部分，其中氣路的密閉性，氣 5 路的孔徑尺寸，氣路設(shè)計(jì)的連接以及氣流流向的控制等都在很大程度上影響了整個(gè)系統(tǒng)的工作效率。 循環(huán)按摩：通電后，氣泵自動(dòng)向兩相隔氣囊內(nèi)進(jìn)行充氣，定時(shí)時(shí)間到之后，氣泵自動(dòng)向另外兩相隔氣囊進(jìn)行充氣，同時(shí)已充氣氣袋自動(dòng)放氣，促進(jìn)腿部靜脈瓣開合，進(jìn)而加速腿部血液循環(huán)。 適應(yīng)性強(qiáng)：因其便攜性，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適用于不同行業(yè)，比如教師、司機(jī)；適用于不同人群，男女老少皆宜；適用于不同工薪階層，從白領(lǐng)到藍(lán)領(lǐng)皆宜。 系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總框圖如圖 12 所示 : 氣囊充氣 氣囊放氣 繼電器控制氣泵以及電磁閥工作 高低電平輸出控制繼電器動(dòng)作 單片機(jī) 電源電路 6 圖 12 腿部氣動(dòng)按摩儀的設(shè)計(jì)總框圖 電源電路將 12V直流電降到直流 5V為單片機(jī)供電，系統(tǒng)供電后，單片機(jī)輸出高電平或低電平控制繼電器動(dòng)作，繼電器的閉合或斷開可以控制氣泵和電磁閥的工作與否，氣 泵和電磁閥 1工作時(shí)，氣囊 3充氣，達(dá)到設(shè)定充氣時(shí)間后，氣泵和電磁閥 2工作，氣囊 4充氣，同時(shí)氣囊 3放氣，達(dá)到設(shè)定充氣時(shí)間后，氣泵和電磁閥 1工作，系統(tǒng)按照這個(gè)順序重復(fù)使氣囊充氣和放氣。整個(gè)系統(tǒng)由 12V 的開關(guān)電源供電，電源電路是利用 LM7805 將 12V電壓降為直流 5V電壓為單片機(jī)供電，系統(tǒng)上電開始工作后，單片機(jī)自動(dòng)復(fù)位，采用內(nèi)部時(shí)鐘電路產(chǎn)生時(shí)鐘，單片機(jī)的 引腳輸出高電平使三極管 Q1 導(dǎo)通，繼電器閉合， P2 接口通電，驅(qū)動(dòng)氣泵開始充氣，與此同時(shí)，單片機(jī)的 引腳也輸出高電平使三極管 Q2 導(dǎo)通，繼電器閉合， P3 接口通電，驅(qū)動(dòng)電磁閥 1 開始工作，為第 3氣囊充氣。電磁閥 1和電磁閥 2依次循環(huán)工作，當(dāng)?shù)竭_(dá)已設(shè)定的按摩循環(huán)次數(shù)后， 引腳輸出低電平， Q1 截止，繼電器斷開，氣泵停止工作。 電源電路的電路圖如圖 22： 12P1Header 212V 5VS1SWSPST220uFC1C3Vin1GND2+5V3U17805220uFC2C4GND 圖 22 腿部氣動(dòng)按摩儀的電源電路 系統(tǒng)直接采用 DC12V2A 的開關(guān)電源為系統(tǒng)供電，經(jīng) 7805 降壓為直流 5V為STC89C52RD 單片機(jī)供電。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和可編程 Flash，使得STC89C52RD為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。另外 STC89C52RD 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2種 軟件 可選擇節(jié)電模式。掉電保護(hù)方式下， RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。 STC89C52RD 主要功能 STC89C52RD 主要功能如表 21： 表 21 STC89C52RD主 要功能 主要功能特性 兼容 MCS51 指令系統(tǒng) 8K 可反復(fù)擦寫 Flash ROM 32 個(gè)雙向 I/O 口 256X8bit 內(nèi)部 RAM 3 個(gè) 16 位可編程定時(shí) /計(jì)數(shù)器中斷 時(shí)鐘頻率 024MHz 2 個(gè)串行中斷 可編程 UART 串行通道 2 個(gè)外部中斷源 共 6 個(gè)中斷源 2 個(gè)讀寫中斷口線 3 級(jí)加密位 低功耗空閑和掉電模式 軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能 STC89C52RD 引腳介紹 ① 主電源引腳（ 2 根） VCC(Pin40)：電源輸入，接＋ 5V 電源 GND(Pin20)：接地線 10 ②外接晶振引腳（ 2根 ） XTAL1(Pin19)：片內(nèi)振蕩電路的輸入端 XTAL2(Pin20)：片內(nèi)振蕩電路的輸出端 ③控制引腳（ 4根） RST/VPP(Pin9)：復(fù)位引腳，引腳上出現(xiàn) 2 個(gè)機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。 ④可編程輸入 /輸出引腳（ 32 根） STC89C52 單片機(jī)有 4組 8位的可編程 I/O 口，分 別位 P0、 P P P3 口，每個(gè)口有 8位（ 8 根引腳），共 32 根。 單片機(jī) 最小系統(tǒng)的電路圖如圖 23： 11 10pFC510pFC7GND5VGND5V1234567813121514EA/VPP31X119X218RESET9171632333435363738392122232425262728VCC40GND201011ALE/PROG30PSEN29U2c51VALVE1VALVE25VRSTX1X2X2X1PUMPRST10KR2GND時(shí)鐘電路復(fù)位電路10uFC6Y112M 晶體 圖 23 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路圖 其中 、 、 輸出的高低電平用來(lái)控制驅(qū)動(dòng)電路中繼電器的開合，進(jìn)而控制氣泵和電磁閥的工作狀態(tài)。 上電自動(dòng)復(fù)位是通過(guò)外部復(fù)位電路的電容充電來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其電路如圖 24（ a）所示。 按鍵手動(dòng)復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。 本系統(tǒng) 使用的是 12MHz 的晶振， 復(fù)位電路采用圖 24（ a）所示的 上電復(fù)位方式。時(shí)鐘可以由 內(nèi)部方式產(chǎn)生或外部方式產(chǎn)生。定時(shí)元件通常采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。