原创 【电子DIY设计】空气波压力治疗仪

【电子DIY设计】空气波压力治疗仪

目前在医疗康养领域都比较受欢迎的空气波压力治疗仪，是一款通过对多腔气囊按一定顺序充放气动作，来对肢体和组织施加循环压力，起到加速静脉血流速度促进淤血排空，生成搏动血流以改善微循环的作用，并能增加纤溶系统活性，适用于DVT（深静脉血栓）形成的预防，和减轻肢体水肿，对脑血管及周围血管疾病的并发症也有确切疗效，特别是作为心脑血管早期保健和预防的意义极为重要，已广泛应用于临床上的多个学科领域，和众多的普通家庭之中。

因为属于医疗健康类产品，想要DIY一台空气波压力治疗仪，首先就得查阅清楚相关标准文件，再按照相关技术标准来制作，才能保证做出的产品符合规范要求。通过查阅《YY-0833-2020 肢体加压理疗设备通用技术要求》，并参照市场上的同类产品功能参数，制定出如下基本参数要求：

基本参数：

（1）充气与保持时间设置范围：5s-160s， 初始充气时间≤60秒，允许误差±30%；

 (2)压力设置范围：10 -40Kpa。（默认25Kpa） 极限压强：40Kpa（300mmHg）误差±20%或±3Kpa（±22.5mmHg） 取最大值

（3）时间设置范围：10-99分钟，允许±2%，最大应不大于 ±1 min。

（4）过压保护：气囊内的极限正压不超过40Kpa（300mmHg），且超过2Kpa的持续时间应不大于20 秒（超过自动泄气）。（标准：超过20%的持续时 间应不大于1 秒）

（5）治疗模式：6种编程治疗模式。

通过测评市场上的同类产品，再结合实际用户群体分析后，决定新增加3项功能：

1、增加任意气囊腔体关闭功能，以方便某一部位受伤不适合按压时可以直接跳过该部位；

2、增加语音播报功能，方便老年用户及时获知设备工作状态；

3、采用一大、一小双气泵，加气时候双气泵同时工作能更快速加到设定气压；补气的时候仅小气泵工作，这样可以获得更加精准平稳的气压保持状态。

按照以上思路，设计出电路方框图如下：

接下来就根据方框图，来分别设计出主板和按键显示板的电路原理图。原理设计中，尽量选用质优价廉容易购买的元件。

如果希望后续能往批量产品发展，还需要预留出一定的功能扩展，例如4腔、6腔、8腔兼容，以及红外遥控等，电源部分还需要考虑电磁兼容等方面的设计。

按键显示部分直接选用一片专用数码管驱动芯片，既可以节省单片机IO资源，又能简化电路布线、方便结构布局。

设计好原理图，检查无误后按照构思绘制PCB图就相对简单多了。重点要注意线路电流大小、高低压电路分割隔离、功率器件散热、以及干扰辐射等方面。

主板在设计上已经预留了4、6、8腔兼容。考虑到两个气泵的驱动和电源部分的功率器件功耗均不太大，就不再使用外加散热器的方式，直接设计成PCB铜箔散热即可。220V气泵驱动部分相对独立，为了保险起见，直接将该部分PCB镂空，加强同其他电路的安全隔离等级。

   显示按键板的布局走线就相对简单很多，因主板元器件较多，而显示按键板空间较大，故将语音电路放在了这块板子上上面。

剩下的事情只需要交给PCB线路板厂就是了。（小小提示：捷多帮和嘉立创都有免费PCB打样的免费羊毛可薅哟）

发出去制作PCB的时候，同时按照BOM清单购买元器件，各种电子元件、接插件包括按键和配套的按键帽等，所有的元器件都可以在淘宝和拼多多上购买到，便宜实惠还包邮，等PCB板子和电子元件到齐就可以焊接样板啦。

然后就是根据前面的功能定义和原理设计编写程序。语音播报可以根据自己的设计先列出一张词语表，找一个播音专业的同学朗读录制好，再烧写进语音芯片就可以了。

（详细程序源代码此处略过）

在仔细检查PCBA板子元件焊接正确、没有连锡短路后，将编写好的代码烧写进单片机（该型号单片机不用烧录器，可直接通过USB线连接电脑烧录）。连上按键显示板和气泵、气阀、气囊套、开关电源后开始通电测试各功能状态是否正常。

需要注意的是，本机显示的压力值必须从0KPA-40KPA依次手动加压输入测量（可使用标准的水银血压计），并根据串口打印信息反复调校直到符合设计精度要求。

整个电路部分全部调试完成后，就得要给找一套合适的外壳了。因为是DIY，不可能有刚好合适的现成外壳可用，只要能先寻找到一款大致可以安装进去所有电路器件的外壳，自己动手改装就基本上没啥问题了。

先根据面板数码管、发光二极管和按键的PCB设计位置，结合这款外壳面板框设计一份定位图纸，1:1打印出来贴到面壳对应位置。

然后先用1mm钻头钻出中心定位孔，再用10mm钻头（按键8mm直径）开出按键孔位；用2.5mm钻头开出LED灯孔（发光管3mm直径），再用5mm钻头从背面铣成一个圆锥形孔，这样才能保证发光管可以贴紧面板孔壁。四个角的按键板固定螺丝孔也必须从正面铣成圆锥形孔，再用沉头螺丝和螺母固定好按键板，这样才能保证面板贴纸贴上去时能平整。

气路插头在网上可以直接买到就不用自行加工了，佳禾和奥美佳的规格都一样，气孔中心间距10毫米。

需要仔细加工的是气路插座，先裁切出一块90mm*15mm*22mm的长方块，然后打磨平整光滑。用双面胶粘贴上1:1打印好的钻孔定位图；

同样，先用1mm钻头钻出中心定位孔来，再用5毫米钻头钻穿中间的6个孔，再使用5.5mm钻头（插头直径5mm）钻约12mm深度后，使用9mm平口铣刀(密封圈外径9mm）下钻约1.8mm深度，并清理干净毛边碎屑。注意两端的的孔是固定螺丝孔，使用2.5mm钻头钻孔即可。

再将网上购买的3mm*5mm尼龙管，切割成20mm长的小段，用PVC管专用胶水分别涂抹均匀小尼龙管一端外壁，和插座5mm钻孔的内壁部分，再将小尼龙管压入插座，注意只需插入10mm深度，然后放置12小时以待达到最大粘合强度。

接下来就可以加工气路插座在底壳上的安装孔位了，同样，用双面胶粘贴上1:1打印好的钻孔定位图，先用1mm钻头钻出中心定位孔来，再用5.5毫米钻头钻出6个气路孔。两端的固定螺丝孔使用3mm钻头开孔后，再用5mm钻头铣成圆锥形孔，以方便使用沉头螺丝固定。如果不介意螺丝头露在外面，可以省略铣圆锥形孔这一步。

然后就是将220V大气泵、12V小气泵、开关电源、主板、电磁阀等一一安装到底壳上去。

首先，把这些部件摆放到底壳上，调整好摆放位置后，在对应固定螺丝孔位的地方分别做好标记，再根据标记点钻孔，为了保证误差较小，同样先用1mm钻头定位，再用3.5mm钻头扩大。并在钻孔位置使用3mm机牙螺丝固定紧支撑柱，220V气泵重量较大，使用铜锣柱，其它部件使用尼龙柱即可。

把各部件放置到固定好的支撑柱上后，再用3mm机牙螺丝锁紧。接下来就是焊接安装电源插座、开关电源、气泵气阀的连接线，并一一插入到主板上的对应插座，用螺旋管将线缆扎束整洁。

接下来在将6个外径9mm、内径5mm的密封圈，装入气路插座，再用两颗3mm的沉头自攻螺丝紧固在底壳对应位置上；然后用4mm*7mm的硅胶气管按照原理图逻辑关系将整个气路连接起来。

接下来用一个22mm的开孔器，将左侧外壳的最上面圆孔扩大成22mm的圆孔，并装上急停开关。下面的两个圆孔可以剪两个矿泉水瓶盖堵上，背面用热熔胶粘贴牢固。

仔细检查所有电路、气路都安装无误后，先通电测试按键操作和显示均正常后，便可以使用一台标准的医用水银血压计串接入气路中，打气加压来检测验证本设备从0-40KPA范围内的误差精度，如发现有某个点的气压显示误差较大，可以通过串口工具抓取该点的电压值，反复调校直到符合标准要求。

以上步骤全部完成后，合上外壳再做全功能测试（为了直观方便操作，暂时先1:1打印出一张面板示意图贴纸贴上）。

测试完所有功能准确无误后，装上外壳固定螺丝，再在淘宝上定制几张PVC背胶面贴贴上，整个外观档次立马就提升了一大截。

接着再裁剪6排硅胶气管，按照气路1对应脚、气路6对应大腿的次序装好腿部气囊套，插入主机气路插座就可以开机体验和享受啦！

如果想简单省事，不在意多花几十元费用，也可以网上拍一对组装好的6腔腿套（佳禾、奥美佳的均可）直接使用。除了下肢的气囊套，还可以制作（或购买）6腔的上肢气囊套、6腔腰部气囊套插入设备使用。

最后，找了两个塑胶堵头替换掉矿泉水瓶盖塞入小圆孔堵上，看起来显得更加的美观大方。

至此，一台经济适用、又不失美观大方的空气波压力治疗仪就此诞生了！