带线缝合针智能综合测试仪的研制

张仲义,聂德品

（1.皖西学院,安徽六安237012;2.上海华龙试验机厂,上海 201100）

带线缝合针智能综合测试仪的研制

张仲义1,聂德品2

（1.皖西学院,安徽六安237012;2.上海华龙试验机厂,上海 201100）

带线缝合针目前在创伤缝合上大量采用,根据相关国家标准,要对带线缝合针进行检测,目前国内尚无这方面的智能检测仪器。从总体设计、电路硬件设计、软件设计等方面对带线缝合针智能综合测试仪的整体设计进行了研究设计,完成了硬件电路设计及软件调试工作,并对整个测试仪进行了实际测量分析。实验结果表明,测试仪的功能、精度达到了预期效果。

带线缝合针;测试仪;闭环控制;研制

带线缝合针目前在创伤缝合上大量采用,其质量的好坏关系到广大患者的切身利益,因此利用检测仪器来对这些带线缝合针进行检测是很有必要的。2002年1月8日,国家药品管理局发布了中华人民共和国医药行业标准:YY 0166-2002,对带线缝合针的相关性能指标和检测方法作了详细的规定。要对可吸带线缝合针进行检测,目前国内尚无这方面的智能检测仪器。本文就是根据该标准结合生产厂家的具体要求,研制一种能检测带线缝合针锋利度、弹性、韧性三个性能指标的智能测试仪器[1]。

1 工作原理

根据要求将被测弧形缝合针在夹具上固定,给缝合针施加一定的载荷,载荷的大小由中华人民共和国医药行业标准:YY1116-2002“带线缝合针”等有关标准确定,加载荷到规定值后停止,首先检测穿刺力是否符合标准。符合标准后检测弹性,把弧形缝合针两端用专用夹具夹紧,在弧形中间位置施加一适当压力使之产生变形,去掉压力后检测弧形缝合针的变形情况。若变形符合要求则接着进行韧性实验。

2 控制原理

如图1所示整个系统主要由智能控制器、传动机构、测量机构三大部分组成一个闭环控制系统。智能控制器由CPU、主板、液晶显示屏、键盘、电源等组成,主要部分就是单片机[2]（P30-33）;传动机构包括丝杆螺母、导轨等;测量机构包括测力传感器和测距传感器[3]（P33-35）。测量时,在夹具上安装缝合针,在控制器的控制下对缝合针加载荷,测力传感器实时测试载荷的大小,达到规定值后加载荷停止。然后测距传感器对缝合针穿刺情况进行测量,测量结果送到控制器进行处理,处理后的结果在显示屏上显示出来,同时也可以送打印机打印。单片机也可以通过串行接口和上位机PC机进行通信。测试完穿刺力后测试弹性,把弧形缝合针两端用专用夹具夹紧,在弧形中间位置施加一适当压力使之产生变形,变形的大小由中华人民共和国医药行业标准:YY1116-2002“带线缝合针”等有关标准确定。去掉压力后检测弧形缝合针的复位情况,压力与变形同样由测力传感器和测距传感器来完成。若变形符合要求则接着进行韧性实验,在弧形中间位置施加一适当压力把1/2弧形的缝合针展开近似3/8弧形,3/8弧形的缝合针展开成近似直线状。

3 硬件电路设计

设备的硬件控制系统基本组成框图如图2所示。智能控制器由CPU、主板、液晶显示屏、键盘、电源等部分组成,其主要部分就是单片机,本设备的单片机采用A tmel公司生产的AT 89系列产品的AT 89C55单片机。单片机最小系统由MCS-51单片机及随机数据存储器、地址锁存器、地址译码电路及I/O扩展器件等组成[4]（P10-31）,地址锁存器采用 74LS373,外接一片8279和一片8255,其中8279用于键盘的控制,8255用于发光二极管的控制。系统在实现预定功能的同时尽量减少了外围器件的扩展,这样不仅提高系统的可靠性和稳定性,还有另一重要目标是减少设备的体积,以利于执行机构的设计和安装。显示系统采用字符式液晶显示器;键盘采用触摸式按键,操作人员通过键盘输入各种指令控制设备工作;打印机采用专用微型打印机,输出测量结果;电机控制部分通过驱动控制电路控制电机的正反转、起、停;由压力传感器、放大电路和A/D转换器构成设备的数据采集系统把采集到的数据送到单片机进行处理。该测试仪的压力检测电路由应变式压力传感器构成,压杆所施加的压力由压力传感器检测电路采集,并传输给相关接口,采集到的电压信号经变换电路,转换成数字量传输给AT 89C55控制器。测距传感器采用光栅传感器,上、下位机通过串行通信接口进行数据传输[5],单片机把测试数据上传到PC机,PC机可对这些数据进行分析,分类存储,并可用于日后查询、打印。

图1 控制原理方框示意图

图2 硬件控制系统基本组成框图

图3 主程序框图

4 软件设计

主程序如图3所示,基本结构分为两部分:初始化部分,由上电复位后的主程序执行,用来初始化系统的硬件资源和软件资源;监控循环实体,是主程序的实质部分,完成键盘访问、执行功能和显示等任务,将其放在主程序初始化部分之后。

5 总结

通过大量的实验和研究工作,终于完成了该产品的研制工作,通过了实际测试,总结如下:

1、基本上实现了产品的设计要求,能对带线缝合针进行较精确的测量,系统的总体方案是正确、可行的。

2、系统采用闭环控制[6]（P1-5）,硬件设计采用单片机控制,而且能通过串行口与上位机连接,进行了硬件和软件抗干扰设计,使系统具有较强的抗干扰性,操作简便,运行可靠。

3、系统采用了机电一体化的设计,顺应了智能自动测试设备的发展潮流。简化了电路设计,采用高精度传感器,提高了设备的检测精度。

[1]李蕾,薛剑波.智能仪器仪表及其发展趋势[J].平原大学学报,2004,（3）:44-45.

[2]唐俊杰,高秦生,俞光昀.微型计算机原理及应用[M].北京:高等教育出版社,1999.

[3]黄贤武,郑筱霞.传感器原理与应用[M].北京:高等教育出版社,2004.

[4]刘守义.单片机应用技术[M].西安:西安电子科技大学出版社,2002.

[5]任艳斐.PC机与单片机间串行通讯的研究与实现[J].濮阳职业技术学院学报,2008,（4）:19-20.

[6]杨天逸,黄勤.微型计算机控制技术[M].重庆:重庆大学出版社,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

安徽省教育厅自然科学研究项目（kj2007b151）。

张仲义（1972-）,男,山东莱芜人,皖西学院讲师,硕士,研究方向:仪器仪表。