帶線縫合針智能綜合測試儀的研制

張仲義,聶德品

（1.皖西學院,安徽六安237012;2.上海華龍試驗機廠,上海 201100）

帶線縫合針智能綜合測試儀的研制

張仲義1,聶德品2

（1.皖西學院,安徽六安237012;2.上海華龍試驗機廠,上海 201100）

帶線縫合針目前在創傷縫合上大量采用,根據相關國家標準,要對帶線縫合針進行檢測,目前國內尚無這方面的智能檢測儀器。從總體設計、電路硬件設計、軟件設計等方面對帶線縫合針智能綜合測試儀的整體設計進行了研究設計,完成了硬件電路設計及軟件調試工作,并對整個測試儀進行了實際測量分析。實驗結果表明,測試儀的功能、精度達到了預期效果。

帶線縫合針;測試儀;閉環控制;研制

帶線縫合針目前在創傷縫合上大量采用,其質量的好壞關系到廣大患者的切身利益,因此利用檢測儀器來對這些帶線縫合針進行檢測是很有必要的。2002年1月8日,國家藥品管理局發布了中華人民共和國醫藥行業標準:YY 0166-2002,對帶線縫合針的相關性能指標和檢測方法作了詳細的規定。要對可吸帶線縫合針進行檢測,目前國內尚無這方面的智能檢測儀器。本文就是根據該標準結合生產廠家的具體要求,研制一種能檢測帶線縫合針鋒利度、彈性、韌性三個性能指標的智能測試儀器[1]。

1 工作原理

根據要求將被測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藥行業標準:YY1116-2002“帶線縫合針”等有關標準確定,加載荷到規定值后停止,首先檢測穿刺力是否符合標準。符合標準后檢測彈性,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壓力使之產生變形,去掉壓力后檢測弧形縫合針的變形情況。若變形符合要求則接著進行韌性實驗。

2 控制原理

如圖1所示整個系統主要由智能控制器、傳動機構、測量機構三大部分組成一個閉環控制系統。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[2]（P30-33）;傳動機構包括絲桿螺母、導軌等;測量機構包括測力傳感器和測距傳感器[3]（P33-35）。測量時,在夾具上安裝縫合針,在控制器的控制下對縫合針加載荷,測力傳感器實時測試載荷的大小,達到規定值后加載荷停止。然后測距傳感器對縫合針穿刺情況進行測量,測量結果送到控制器進行處理,處理后的結果在顯示屏上顯示出來,同時也可以送打印機打印。單片機也可以通過串行接口和上位機PC機進行通信。測試完穿刺力后測試彈性,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壓力使之產生變形,變形的大小由中華人民共和國醫藥行業標準:YY1116-2002“帶線縫合針”等有關標準確定。去掉壓力后檢測弧形縫合針的復位情況,壓力與變形同樣由測力傳感器和測距傳感器來完成。若變形符合要求則接著進行韌性實驗,在弧形中間位置施加一適當壓力把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 硬件電路設計

設備的硬件控制系統基本組成框圖如圖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,本設備的單片機采用A tmel公司生產的AT 89系列產品的AT 89C55單片機。單片機最小系統由MCS-51單片機及隨機數據存儲器、地址鎖存器、地址譯碼電路及I/O擴展器件等組成[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用于發光二極管的控制。系統在實現預定功能的同時盡量減少了外圍器件的擴展,這樣不僅提高系統的可靠性和穩定性,還有另一重要目標是減少設備的體積,以利于執行機構的設計和安裝。顯示系統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備工作;打印機采用專用微型打印機,輸出測量結果;電機控制部分通過驅動控制電路控制電機的正反轉、起、停;由壓力傳感器、放大電路和A/D轉換器構成設備的數據采集系統把采集到的數據送到單片機進行處理。該測試儀的壓力檢測電路由應變式壓力傳感器構成,壓桿所施加的壓力由壓力傳感器檢測電路采集,并傳輸給相關接口,采集到的電壓信號經變換電路,轉換成數字量傳輸給AT 89C55控制器。測距傳感器采用光柵傳感器,上、下位機通過串行通信接口進行數據傳輸[5],單片機把測試數據上傳到PC機,PC機可對這些數據進行分析,分類存儲,并可用于日后查詢、打印。

圖1 控制原理方框示意圖

圖2 硬件控制系統基本組成框圖

圖3 主程序框圖

4 軟件設計

主程序如圖3所示,基本結構分為兩部分:初始化部分,由上電復位后的主程序執行,用來初始化系統的硬件資源和軟件資源;監控循環實體,是主程序的實質部分,完成鍵盤訪問、執行功能和顯示等任務,將其放在主程序初始化部分之后。

5 總結

通過大量的實驗和研究工作,終于完成了該產品的研制工作,通過了實際測試,總結如下:

1、基本上實現了產品的設計要求,能對帶線縫合針進行較精確的測量,系統的總體方案是正確、可行的。

2、系統采用閉環控制[6]（P1-5）,硬件設計采用單片機控制,而且能通過串行口與上位機連接,進行了硬件和軟件抗干擾設計,使系統具有較強的抗干擾性,操作簡便,運行可靠。

3、系統采用了機電一體化的設計,順應了智能自動測試設備的發展潮流。簡化了電路設計,采用高精度傳感器,提高了設備的檢測精度。

[1]李蕾,薛劍波.智能儀器儀表及其發展趨勢[J].平原大學學報,2004,（3）:44-45.

[2]唐俊杰,高秦生,俞光昀.微型計算機原理及應用[M].北京:高等教育出版社,1999.

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

[4]劉守義.單片機應用技術[M].西安:西安電子科技大學出版社,2002.

[5]任艷斐.PC機與單片機間串行通訊的研究與實現[J].濮陽職業技術學院學報,2008,（4）:19-20.

[6]楊天逸,黃勤.微型計算機控制技術[M].重慶:重慶大學出版社,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研究項目（kj2007b151）。

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