[发明专利]医疗针头销毁装置及方法

权利要求书

1.一种医疗针头销毁装置，外壳（17）内部上端安装有坩埚（5），在坩埚（5）外壁上缠绕有感应线圈（6）；坩埚（5）下端的出口安装有带热电偶（10）的截止阀（9）；对应坩埚（5）下端的出口处安装有集物瓶（11），集物瓶（11）外安装有冷却装置（12）；其特征在于：坩埚（5）的上口对应有插入针头（1）的入口夹（2），在入口夹（2）上安装有光电传感器（4）和控制入口夹（2）收缩的入口夹步进电机（3）；在坩埚（5）上固定安装有齿轮（7），齿轮（7）与电机（8）的轴啮合；其中入口夹（2）的结构是：入口夹（2）分为两部分固定侧（24）和活动侧（23），固定侧（24）固定在外壳（17）上，活动侧（23）固定安装有齿条（22），齿条（22）的齿与入口夹步进电机（3）轴上的齿啮合，在入口夹（2）的固定侧（24）和活动侧（23）内侧固定安装有橡胶垫（21）。

2.权利要求1所述医疗针头销毁装置的电控系统，其特征在于：控制器（13）的面板上有显示器（14）、启动按钮（15）、开始销毁按钮（16）、复位按钮（18）；其电路原理是：

感应线圈的驱动电路：J11就是控制板中继电器HF32FA的输出端；变压器右端接入的是由二极管构成的全桥整流电路，H桥逆变电路Q1到Q4是四个MOSFET，与MOSFET并联的C1到C4和D1到D4分别是四个谐振极电容和四个续流二极管，Q1_IN到Q4_IN是四个插针与Q1到Q4的栅极相连，外接单片机的控制引脚PA3、PA4、PA14、PA13；

STM32单片机的最小系统：STM32单片机的最小系统和热电偶温度转换芯片MAX6675连接，MAX6675的SO、CS、SCK分别接单片机的PA0、PC1、PA2；VCC接VCC3.3，GND接地，T+、T-与显示屏接口电路中热电偶接入模块J1中的IN+、IN-相连；

入口夹处步进电机和继电器的驱动电路：U1是达林顿管ULN2003，1脚、2脚、3脚、4脚接单片机PC4、PC5、PA6、PA7，输出端OUT_A、OUT_B、OUT_C、OUT_D与显示屏接口电路中外接步进电机模块J17中2、3、4、5相连，U1的5脚接单片机的PC2，12脚接NPN三极管Q6的基极，Q6的发射极接地，集电极串联HF32FA继电器，继电器输出端接插针J13，J13外接感应线圈驱动电路中的J11；

坩埚旋转电机的驱动电路：OUT_M2接单片机的PA1，它通过R9接三极管Q5的基极，Q5的集电极通过R10接VCC3.3，发射极接地，Q5的集电极和发射极分别接AQY272光电隔离模块U15的输入端1脚和2脚，U15的输出端3脚接地，4脚接J7的2脚，J7的1脚接24V；J7是有两个脚的插针，其外接直流坩埚旋转电机；

市电220V转直流24V的转换电路：S1接市电，并且接入变压器的高压侧，变压器低压侧接全桥整流的AC，将V+和V-接入稳压芯片7824的输入端和地，在7824的输出端得到直流的24V电源；

24V转5V的转换电路： U2是一个开关型降压稳压器LM2576S-5.0，经滤波后的24V电压接到U1的输入端1脚，U2的0脚、3脚、5脚接地，把U2的输出端2脚与地串联一个整流二极管D8，再将2脚接入电感L1，U2的4脚接到L1和C25之间；

5V变3.3V的转换电路：U3为正向低压降压稳压器AMS1117，输入3脚与5V相连，1脚接地，0脚和2脚短接输出3.3V电压；

液晶屏ILI9320的接口电路：J10是一个共34引脚的双排插针，外接ILI9320；J10的1、2、3、4脚连单片机的PC9、PC8、PC7、PC6，5脚RESET连单片机的7脚NSET，6脚到21脚连单片机的PB0到PB15，22脚接地，23脚接单片机PC10，24脚接VCC3.3V并且与22脚相连，C34和R19连到单片机的PC3，33脚接PC13，34脚接PA5；

接口模块：J1内部与STM32的最小系统中MAX6675的2脚和3脚相连，J2的2脚外接光电传感器输入内接单片机PC0，3脚接VCC3.3；J4是按键输入，1脚接VCC3.3，2脚内接单片机PA8外接启动按键，3脚内接单片机PA15外接销毁按键，4脚内接单片机PD2外接复位按键，5脚接地；J16是逆变控制信号输出模块，1脚、2脚、3脚、4脚内接单片机的PA3、PA4、PA14、PA13，外接高频线圈的驱动电路中J14中的1脚、2脚、3脚、4脚；J17外接步进电机，1脚接5V，2脚、3脚、4脚、5脚内接驱动电路步进电机和继电器的驱动电路中U1的16脚、15脚、14脚、13脚，外接接步进电机的四个控制端。

3.权利要求1所述医疗针头销毁装置的销毁方法，其特征在于：按下启动按钮（15）后，控制板（13）上电工作，当光电传感器（4）检测到针头插入，将信号传送到带有单片机的控制板（13）中，单片机发出控制命令给驱动电路控制步进电机（3），使入口夹运作，将针头在入口处夹住；

此时拔出注射器，单片机经过延时控制步进电机（3）使入口夹松开，从而针头掉入坩埚（5）中；

与此同时单片机会将针头计数值加1，并显示到显示屏上；

当坩埚（5）中针头个数达到一定数量或当前时刻已完成注射工作，操作者可以按下控制板（13）上的开始销毁按钮（16）；

当按下销毁按钮后，控制板中单片机给继电器发出命令使继电器导通，再经过高频线圈的驱动电路的全桥整流、H桥变频逆变和变压器的降压使感应线圈（6）通电；

高频线圈的驱动电路中的Q1_IN到Q4_IN和单片机中的Q1到Q4相连，单片机通过入口处光电传感器（4）的计数值确定能耗水平，来控制Q1到Q4的开通和关断，以达到控制高频线圈频率，从而节省能源的目的；

与此同时，单片机发出PWM驱动脉冲，通过旋转坩埚直流电机的驱动电路中的驱动电路使旋转电机（8）得电，电机通过齿轮（7）带动坩埚（5）旋转；

坩埚（5）中注射器针头(1)上的金属在电磁感应作用下感应发热，并在旋转状态下紧贴坩埚（5）内壁，使加热效果更加突出，针头达到熔点后呈熔融状态；

在坩埚（5）和截止阀（9）接触的地方安装热电偶（10），用于检测针头熔融状态，检测到的温度传送给单片机，并由显示屏（14）显示；

其中热电偶（10）的温度信息由芯片MAX6675进行转换后传送给单片机；

在控制板的单片机数据备份区内设置针头熔点信息，当温度达到针头熔点并且持续30S；

为使熔融针头顺利流入集物瓶（11），控制板改变PWM占空比，使电机（8）速度下降并打开截止阀（9）；

熔融针头顺腔体内壁流入集物瓶（11）中，经冷却装置（12）冷却，此时等待2分钟；

待冷却完全，单片机关闭控制线圈驱动电路的继电器、停止旋转电机（8）、关闭截止阀（9），并在显示器上显示“本次销毁已结束”；

此时，若仍有销毁任务，应按下复位按钮，单片机中的针头计数值将清零，光电传感器继续扫描是否有针头插入；若无其他销毁任务，则应关闭系统电源开关。