張仲義,聶德品

（1.皖西學(xué)院,安徽六安237012;2.上海華龍?jiān)囼?yàn)機(jī)廠,上海 201100）

帶線縫合針智能綜合測(cè)試儀的研制

張仲義1,聶德品2

（1.皖西學(xué)院,安徽六安237012;2.上海華龍?jiān)囼?yàn)機(jī)廠,上海 201100）

帶線縫合針目前在創(chuàng)傷縫合上大量采用,根據(jù)相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn),要對(duì)帶線縫合針進(jìn)行檢測(cè),目前國內(nèi)尚無這方面的智能檢測(cè)儀器。從總體設(shè)計(jì)、電路硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)等方面對(duì)帶線縫合針智能綜合測(cè)試儀的整體設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究設(shè)計(jì),完成了硬件電路設(shè)計(jì)及軟件調(diào)試工作,并對(duì)整個(gè)測(cè)試儀進(jìn)行了實(shí)際測(cè)量分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,測(cè)試儀的功能、精度達(dá)到了預(yù)期效果。

帶線縫合針;測(cè)試儀;閉環(huán)控制;研制

帶線縫合針目前在創(chuàng)傷縫合上大量采用,其質(zhì)量的好壞關(guān)系到廣大患者的切身利益,因此利用檢測(cè)儀器來對(duì)這些帶線縫合針進(jìn)行檢測(cè)是很有必要的。2002年1月8日,國家藥品管理局發(fā)布了中華人民共和國醫(yī)藥行業(yè)標(biāo)準(zhǔn):YY 0166-2002,對(duì)帶線縫合針的相關(guān)性能指標(biāo)和檢測(cè)方法作了詳細(xì)的規(guī)定。要對(duì)可吸帶線縫合針進(jìn)行檢測(cè),目前國內(nèi)尚無這方面的智能檢測(cè)儀器。本文就是根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合生產(chǎn)廠家的具體要求,研制一種能檢測(cè)帶線縫合針鋒利度、彈性、韌性三個(gè)性能指標(biāo)的智能測(cè)試儀器[1]。

1 工作原理

根據(jù)要求將被測(cè)弧形縫合針在夾具上固定,給縫合針施加一定的載荷,載荷的大小由中華人民共和國醫(yī)藥行業(yè)標(biāo)準(zhǔn):YY1116-2002“帶線縫合針”等有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)確定,加載荷到規(guī)定值后停止,首先檢測(cè)穿刺力是否符合標(biāo)準(zhǔn)。符合標(biāo)準(zhǔn)后檢測(cè)彈性,把弧形縫合針兩端用專用夾具夾緊,在弧形中間位置施加一適當(dāng)壓力使之產(chǎn)生變形,去掉壓力后檢測(cè)弧形縫合針的變形情況。若變形符合要求則接著進(jìn)行韌性實(shí)驗(yàn)。

2 控制原理

如圖1所示整個(gè)系統(tǒng)主要由智能控制器、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、測(cè)量機(jī)構(gòu)三大部分組成一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)。智能控制器由CPU、主板、液晶顯示屏、鍵盤、電源等組成,主要部分就是單片機(jī)[2]（P30-33）;傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括絲桿螺母、導(dǎo)軌等;測(cè)量機(jī)構(gòu)包括測(cè)力傳感器和測(cè)距傳感器[3]（P33-35）。測(cè)量時(shí),在夾具上安裝縫合針,在控制器的控制下對(duì)縫合針加載荷,測(cè)力傳感器實(shí)時(shí)測(cè)試載荷的大小,達(dá)到規(guī)定值后加載荷停止。然后測(cè)距傳感器對(duì)縫合針穿刺情況進(jìn)行測(cè)量,測(cè)量結(jié)果送到控制器進(jìn)行處理,處理后的結(jié)果在顯示屏上顯示出來,同時(shí)也可以送打印機(jī)打印。單片機(jī)也可以通過串行接口和上位機(jī)PC機(jī)進(jìn)行通信。測(cè)試完穿刺力后測(cè)試彈性,把弧形縫合針兩端用專用夾具夾緊,在弧形中間位置施加一適當(dāng)壓力使之產(chǎn)生變形,變形的大小由中華人民共和國醫(yī)藥行業(yè)標(biāo)準(zhǔn):YY1116-2002“帶線縫合針”等有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)確定。去掉壓力后檢測(cè)弧形縫合針的復(fù)位情況,壓力與變形同樣由測(cè)力傳感器和測(cè)距傳感器來完成。若變形符合要求則接著進(jìn)行韌性實(shí)驗(yàn),在弧形中間位置施加一適當(dāng)壓力把1/2弧形的縫合針展開近似3/8弧形,3/8弧形的縫合針展開成近似直線狀。

3 硬件電路設(shè)計(jì)

設(shè)備的硬件控制系統(tǒng)基本組成框圖如圖2所示。智能控制器由CPU、主板、液晶顯示屏、鍵盤、電源等部分組成,其主要部分就是單片機(jī),本設(shè)備的單片機(jī)采用A tmel公司生產(chǎn)的AT 89系列產(chǎn)品的AT 89C55單片機(jī)。單片機(jī)最小系統(tǒng)由MCS-51單片機(jī)及隨機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、地址鎖存器、地址譯碼電路及I/O擴(kuò)展器件等組成[4]（P10-31）,地址鎖存器采用 74LS373,外接一片8279和一片8255,其中8279用于鍵盤的控制,8255用于發(fā)光二極管的控制。系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)預(yù)定功能的同時(shí)盡量減少了外圍器件的擴(kuò)展,這樣不僅提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性,還有另一重要目標(biāo)是減少設(shè)備的體積,以利于執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和安裝。顯示系統(tǒng)采用字符式液晶顯示器;鍵盤采用觸摸式按鍵,操作人員通過鍵盤輸入各種指令控制設(shè)備工作;打印機(jī)采用專用微型打印機(jī),輸出測(cè)量結(jié)果;電機(jī)控制部分通過驅(qū)動(dòng)控制電路控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)、起、停;由壓力傳感器、放大電路和A/D轉(zhuǎn)換器構(gòu)成設(shè)備的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)把采集到的數(shù)據(jù)送到單片機(jī)進(jìn)行處理。該測(cè)試儀的壓力檢測(cè)電路由應(yīng)變式壓力傳感器構(gòu)成,壓桿所施加的壓力由壓力傳感器檢測(cè)電路采集,并傳輸給相關(guān)接口,采集到的電壓信號(hào)經(jīng)變換電路,轉(zhuǎn)換成數(shù)字量傳輸給AT 89C55控制器。測(cè)距傳感器采用光柵傳感器,上、下位機(jī)通過串行通信接口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸[5],單片機(jī)把測(cè)試數(shù)據(jù)上傳到PC機(jī),PC機(jī)可對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,分類存儲(chǔ),并可用于日后查詢、打印。

圖1 控制原理方框示意圖

圖2 硬件控制系統(tǒng)基本組成框圖

圖3 主程序框圖

4 軟件設(shè)計(jì)

主程序如圖3所示,基本結(jié)構(gòu)分為兩部分:初始化部分,由上電復(fù)位后的主程序執(zhí)行,用來初始化系統(tǒng)的硬件資源和軟件資源;監(jiān)控循環(huán)實(shí)體,是主程序的實(shí)質(zhì)部分,完成鍵盤訪問、執(zhí)行功能和顯示等任務(wù),將其放在主程序初始化部分之后。

5 總結(jié)

通過大量的實(shí)驗(yàn)和研究工作,終于完成了該產(chǎn)品的研制工作,通過了實(shí)際測(cè)試,總結(jié)如下:

1、基本上實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求,能對(duì)帶線縫合針進(jìn)行較精確的測(cè)量,系統(tǒng)的總體方案是正確、可行的。

2、系統(tǒng)采用閉環(huán)控制[6]（P1-5）,硬件設(shè)計(jì)采用單片機(jī)控制,而且能通過串行口與上位機(jī)連接,進(jìn)行了硬件和軟件抗干擾設(shè)計(jì),使系統(tǒng)具有較強(qiáng)的抗干擾性,操作簡便,運(yùn)行可靠。

3、系統(tǒng)采用了機(jī)電一體化的設(shè)計(jì),順應(yīng)了智能自動(dòng)測(cè)試設(shè)備的發(fā)展潮流。簡化了電路設(shè)計(jì),采用高精度傳感器,提高了設(shè)備的檢測(cè)精度。

[1]李蕾,薛劍波.智能儀器儀表及其發(fā)展趨勢(shì)[J].平原大學(xué)學(xué)報(bào),2004,（3）:44-45.

[2]唐俊杰,高秦生,俞光昀.微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用[M].北京:高等教育出版社,1999.

[3]黃賢武,鄭筱霞.傳感器原理與應(yīng)用[M].北京:高等教育出版社,2004.

[4]劉守義.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)[M].西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2002.

[5]任艷斐.PC機(jī)與單片機(jī)間串行通訊的研究與實(shí)現(xiàn)[J].濮陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2008,（4）:19-20.

[6]楊天逸,黃勤.微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)[M].重慶:重慶大學(xué)出版社,1998.

Preparation of Test Instrument for Taking Line to Sew up Needle

ZHANG Zhong-yi1,NIE De-pin2

（1.West Anhui University,Lu’an237012,China;2.Shanghai Hua Long Experiments Machine Factory,Shanghai201100,China）

Take line to sew up needle currently in sewing up wound a great deal of adoption,according to the relevant national standards,sew up needle to carry on an examination towards taking line,the domestic still has no the intelligence examination of this aspect instrument currently,this text sew s up needle intelligence to synthesize the overall design of testing the instrument to do research and development work towards taking line.From the overall design,circuit hardware design,software design and other aspects of study design,completed the hardware design and software debugging,and the tester was measured by analysis of experimental results show that the functions of tester accuracy achieved the expected results.

take line to sew up needle;test instrument;closed-loop control;preparation

TH111

A

1009-9735（2010）02-0083-02

2010-02-20

安徽省教育廳自然科學(xué)研究項(xiàng)目（kj2007b151）。

張仲義（1972-）,男,山東萊蕪人,皖西學(xué)院講師,碩士,研究方向:儀器儀表。