一种便携式心肺复苏装置的控制程序设计

姚国红，贾建革，吴建刚，武文君，宋立为，赵鹏

1.解放军总医院第一附属医院 医学工程科，北京 100048；2.总后勤部卫生部药品仪器检验所，北京 100071

一种便携式心肺复苏装置的控制程序设计

姚国红1，贾建革2，吴建刚2，武文君2，宋立为2，赵鹏2

1.解放军总医院第一附属医院 医学工程科，北京 100048；
2.总后勤部卫生部药品仪器检验所，北京 100071

为便于操作人员在心肺复苏的胸外按压过程中较好地把握按压力度和频率，我们研制了一种便携式心肺复苏装置。本文主要对该装置的控制程序设计与实现作详细介绍，包括初始化程序、主循环程序、中断服务程序。

心肺复苏装置；心肺复苏；控制程序

0 前言

我们研制的心肺复苏（CPR）装置具有智能功能，使操作者在胸外按压过程中能够较好地把握按压力度和频率。该装置在胸外按压过程中，可实时检测并显示按压力度，根据患者体型判断按压力度和频率是否满足要求，若不满足要求则有声音报警提示[1]。本文主要对该装置的软件控制程序设计与实现作详细介绍。

1 软件控制程序设计思路

CPR装置的电源开启后，首先自动进行系统初始化，然后进入开机自检程序，检测装置的声光指示是否正常工作，以及供电电压是否在正常的工作范围之内，如有异常则发出警报。自检完毕后等待操作者选择患者的体型，然后进入按压提示状态。按压提示包括对按压频率的提示和对按压力度的检测判断，如果压力过小或者过大，装置都会报警提示。另外在按压提示状态，患者体型还可以随时调整。使用完毕后对装置关机采用的是软关机方式。除此之外，本装置还加载了闲置自动关机功能，即一定时间内没有采取任何操作，装置将自动关机。

程序主循环主要由按压力度提示和按压频率提示2部分组成。按压力度提示是通过按压力度检测程序实时检测按压力度信号，然后根据选择的患者体型判断按压力度是否满足要求，并且通过指示电路给出相应提示。如果按压力度没有达到要求则指示灯不亮；当按压力度达到了该患者复苏的压力要求则绿色指示灯点亮；如果按压力度超过某个压力范围将可能对患者胸骨产生危害时，则点亮红灯以发出报警。按压频率的提示是根据设定的频率（≤100次/min）由微控制器的定时中断功能发出，该提示从视觉和听觉两个方面同时给出。

2 控制程序设计与实现

装置的控制程序主要包括初始化程序、主循环程序、中断服务程序。其流程图，见图1。

2.1 初始化程序

初始化阶段包括从开机、患者体型选择一直到进入频率和按压力度提示阶段为止。

开机后，系统首先初始化定义各I/O端口，然后将控制软关机的端口置为高电平，以便在断开开关以后能够继续为整个系统供电[2]。随后声音控制端口被置为低电平发出声音，提示操作者开机成功。然后就是等待操作者断开开关，在检测断开开关操作时加载了防抖程序，避免因为开关抖动而引起关机误操作。

初始化成功后系统进入自检阶段。首先将硬件电路系统中所有的指示灯按照顺序依次点亮，稍停片刻后再按照相反的顺序依次熄灭，此时操作者可以观察所有指示灯是否均能正常工作。然后进入电压自检功能阶段，根据硬件电路的设计，检测低压检测端口的电平，如果为高电平则表示电池电压正常，绿色指示灯闪亮3次，如果为低电平则表示电池电压过低，红色报警指示灯闪亮3次，且在报警指示灯闪亮的同时发出持续的声音报警，以提示操作者电池电压过低，为了不影响正常工作，操作者应尽快更换电池。

开机自检完毕以后进入患者体型初次选择阶段。依据体型和重量（40 kg/90磅、55 kg/120磅、75 kg/165磅、90 kg/200磅）大致分为儿童、偏瘦成人、中等成人、偏胖成人等4档[3]。为了防止操作者在紧急情况下忘记体型选择，要求该阶段操作者必须通过体型选择开关进行选择，否则将无法进入下一阶段频率和按压力度提示。首选状态为平均成人体型，然后每按1次选择开关就在各种体型之间循环切换。体型选择后初始化阶段结束，进入主循环阶段。

2.2 主循环程序

主循环是指从初始化结束后到中断服务信号的产生阶段。该程序用于检测是否有中断服务信号产生和按压力度信号产生以便实时提示按压力度。主循环程序中按压频率的提示由定时器控制，按设定频率进行提示，且频率的提示不受按压力度大小的影响。系统I/O端口的高低电平控制声光报警器件的工作状态[4]。

另外，系统实时检测按压力度信号，并且根据所选择的体型判断按压的力度是否达到有效按压的程度，如果达到，则有效按压指示灯点亮，此时如果按压力度继续增大且超过范围，则红色指示灯发出警报。

如有中断服务信号产生，则立刻进入到中断服务处理程序中。

2.3 中断服务程序

系统共设置了4个中断服务程序，其中，2个定时中断服务用于装置频率提示和闲置自动关机；2个外部中断（外部中断0和外部中断1）分别用于关机控制和运行过程中患者体型的实时更换[5]。

系统利用外部中断0服务程序控制系统软关机，运行时程序控制使得微控制器相应端口被置为低电平，与之连接的晶体管截止，供电电路停止工作，整个系统关机。

程序运行时如果定时时间到，则运行定时中断0服务程序控制微控制器相应管脚，通过将该两个管脚置为低电平从而控制相关的声光指示。

外部中断1服务程序受外部中断1端口的控制，当该端口被置为低电平时，中断程序运行，从而改变患者体型选择。初次选择是平均成人体型，当再次按下选择开关时依次选择偏胖、偏瘦、平均。每按下一次体型选择在平均、偏胖、偏瘦之间循环改变一次。该服务程序在检测体型选择开关信号时也加入防抖功能，否则可能出现按压一次选择开关却选择两次甚至更多次体型。

系统利用定时中断1服务程序用于记录无人操作时的闲置时间，当时间达到2 min，则自动激活该中断服务程序。程序通过控制使得系统相应端口置为低电平，与之连接的晶体管截止，从而使整个系统关机。

本课题所制作的心肺复苏装置控制程序的设计与实现，使该装置达到了预期的功能，并在心肺复苏过程中实现了智能控制。

[1] 武文君,宋立为,贾建革.便携式心肺复苏装置的硬件电路设计[J].中国医疗设备,2012,27(1):89-90．

[2] 郭天祥.51单片机C语言教程[M].北京:电子工业出版社,2008．

[3] Andrew J.Boyle,Andrew M.Wilson.Improvement in timing and effectiveness of external cardiac compressions with a new noninvasive device the CPR-Ezy[J].Resuscitation,2002,54:63-67

[4] 李刚,林凌,王焱.新概念单片机教程[M].天津:天津大学出版社,2004．

[5] 马忠梅,籍顺心.单片机的C语言应用程序设计[M].3版.北京:北京航空航天大学出版社,2003:37-49．

[6] 王硕,汪丰,周平.便携式无线十二导心电图仪的设计[J].中国医疗设备,2011,26(2):35-38.

[7] 王道庄.便携式徒手心肺复苏指导器:中国,CN 101134000A [P]. 2008-03-05．

Control Program Design of A Portable Cardiopulmonary Resuscitation Device

YAO Guo-hong1, JIA Jian-ge2, WU Jian-gang2, WU Wen-jun2, SONG Li-wei2, ZHAO Peng2
1. Medical Engineering Department, First Affiliated Hospital to General Hospital of PLA, Beijing 100048, China; 2. Institute for Drug and Instrument Control of PLA, Beijing 100071, China

A new cardiopulmonary portable resuscitation (CPR) device is designed for the correct depth and optimal timing during the external cardiac compression. The procedures of program control and its realization are introduced in detail, including initialization program, main loop program and interrupt service program.

cardiopulmonary resuscitation device; cardiopulmonary resuscitation; control program

TP311.52

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2012.08.012

1674-1633(2012)08-0046-02

2012-02-21

2012-06-04

国家科技支撑计划课题（2009BAI79B03）。

作者邮箱：plawwj@yahoo.com.cn