關于造影劑專用泵系統(tǒng)的研究

　　造影劑專用泵系統(tǒng)是自主研發(fā)的，以單片機為核心控制步進電機，實現全自動，多功能隔室遙控的造影劑專用泵，代替了原來完全手動的造影劑注射。該系統(tǒng)具有造影過程中的造影劑藥液量動態(tài)兩地顯示，可任意兩地控制起動，停止及造影劑流速快慢，以及各種狀態(tài)聲光報警等特點。操作者在操作間即可實現整個檢查，造影過程對造影劑遠距離，高準確性和高可靠性的控制，減輕了勞動強度，避免了X射線的輻射。該泵可以廣泛地應用于T形管造影，靜脈腎盂造影，下肢靜脈血管造影，泌尿系逆行造影及新生兒上消化道鋇餐造影等造影劑的注入。

　　2系統(tǒng)的組成及工作原理

　　2.1主機電路

　　主機部分主要由單片機AT89S52，遙控接收發(fā)射模塊及編解碼電路部分，霍爾傳感器檢測，鍵盤電路，數碼管顯示及步進電機驅動電路，以及各種狀態(tài)指示，報警電路及電源電路等組成。各部分的工作原理簡述如下。

　　2.1.1單片機AT89S52.主機電路以單片機AT89S52為核心，其內部有8K字節(jié)的程序存儲器FlashROM和256字節(jié)的隨機存儲器RAM，完全能滿足系統(tǒng)的要求，故不需擴展程序存儲器和RAM.單片機AT89S52外部配置了一片存儲容量為512字節(jié)的非易失性存儲器EEPROMAT24C02B，它是具有串行接口的，電可擦除的可編程只讀存儲器，用于存儲控制系統(tǒng)的起始數據和斷電后的數據。在系統(tǒng)可編程ISP（In-System Programming）功能是AT89S52的突出特點之一，用戶可以通過計算機方便地對單片機進行編程，修改和調試。

　　單片機多功能控制的實現，主要由寫入其內的程序軟件決定，既要對各種關鍵信息，步進電機的檢測信息進行查詢，又要對遙控指令進行識別處理，以及霍爾傳感器輸出的轉動脈沖分析計算等。單片機根據各種輸入狀態(tài)信息，經軟件處理后，輸出相應的步進電機正反轉，加減速，數碼顯示及各種狀態(tài)指示，報警等控制信號。

　　2.1.2主機遙控接收電路。遙控接收電路由NR230，解碼電路PT2272，反相器CD4069等組成。來自天線的已調編碼信號經NR230接收解調后，得到低頻脈沖串行數據信號，輸入至解碼電路PT2272.經解碼電路內部處理比較，若代表地址位的脈沖編碼信號，與遙控器發(fā)射電路中編碼電路PT2262的地址編碼一致，則對應的四路數據位之一即有高電平輸出，再經CD4069反相后，輸出對應的低電平加至單片機，以便執(zhí)行單片機軟件設定的步進電機的控制程序。

　　2.1.3主機遙控發(fā)射電路�；魻杺鞲衅鳈z測的，來自步進電機傳動軸上的轉動脈沖信號，配合注射器推板上的微動行程開關的檢測信號，經單片機AT89S52運算處理后，輸出造影劑總量，以及造影過程中的動態(tài)藥液剩余量的脈沖信號，經遙控發(fā)射電路PT2262編碼后，送至發(fā)射模塊NT230，發(fā)回至手持遙控器，以便觀察，控制造影過程。

　　2.1.4鍵盤電路。該單片機系統(tǒng)除采用無線遙控外，還可以通過設備面板按鍵控制。有起動，停止，加，減速鍵，持續(xù)按住加，減速鍵，能夠快速改變造影劑注射速度。手持遙控器也有四個按鍵與此具有相同的功能。

　　2.1.5造影劑藥液量兩地顯示及控制電路。造影注射器滑動板上的行程開關，接通瞬時的狀態(tài)信息，經單片機計算處理后，作為造影劑起始藥液總量，經數碼管顯示，并發(fā)回手持遙控器作藥液量顯示。造影完畢，終點停止用行程開關動作，并由蜂鳴器報警，發(fā)光二極管指示。

　　2.1.6輸出驅動電路。驅動電路主要由ULN2803AG組成，ULN2803AG是高耐壓，大電流達林頓陣列集成電路，由八個硅NPN達林頓管組成八路驅動輸出，有較強的驅動負載能力。八路驅動輸出中的四路接至四位數碼管，其中兩位數碼管用來顯示造影時間，另兩位顯示造影劑起始總量及動態(tài)藥液剩余量，驅動電路ULN2803AG的另四路輸出驅動步進電機。

　　2.1.7步進電機。步進電機是一種將電脈沖信號，變換成相應的角位移或直線位移的精密機電執(zhí)行元件。應用單片機程序軟件，經集成電路直接驅動步進電機，既降低了硬件成本，又提高了控制的靈活性，多功能性，準確性和可靠性。通過控制步進電機的輸入脈沖數量，頻率及電機各相繞組的接通順序，可以準確控制位移量，轉速及轉向。

　　2.2.1遙控器發(fā)射電路。手持遙控器發(fā)射部分由按鍵矩陣電路，發(fā)射編碼電路，發(fā)射模塊NT230等組成。當接至發(fā)射編碼電路PT2262數據輸入端的任何一個鍵按下時，PT2262對應的數據位和地址位的狀態(tài)，均轉換成串行數字編碼脈沖信號。發(fā)射模塊NT230，在編碼集成電路PT2262輸出的串行數字脈沖信號調制下，產生高頻鍵控調幅信號，通過天線發(fā)射給主機系統(tǒng)。

　　2.2.2遙控器接收電路。手持遙控器的接收部分主要由NR230接收模塊，接收解碼電路PT2272及十進制計數器CD4017等組成，它與主機系統(tǒng)的發(fā)射部分，構成了雙向遙控的第二部分――回收回路。雙向遙控系統(tǒng)采用不同的地址編碼和頻率，它們互不干擾，工作可靠。來自主機系統(tǒng)發(fā)回的動態(tài)造影劑用量的數字信號，經手持遙控器接收模塊NR230接收，PT2272解碼后，輸入至十進制計數器CD4017，CD4017的輸出端Q0~Q9驅動相應的LED2～LED11逐個點亮，用來指示逐漸遞減的造影劑量。

　　3控制系統(tǒng)的工作過程和實現的功能

　　3.1主要工作過程

　　造影劑準備就緒后，接通電源，系統(tǒng)即進入復位后的準備狀態(tài)。若按動主機面板上的或遙控器上的起動鍵，單片機接收到此控制信號后，在其內部軟件的控制下，開始正常工作，步進電機驅動的推板前行，當碰觸到造影劑注射器針栓時，其上的微動開關動作，此時單片機對霍爾傳感器轉換的傳動軸的轉動信息，進行處理后，即可計算出造影劑的劑量。

　　造影劑的初始總藥液量，以及造影過程中的動態(tài)剩余藥液量信息，一路輸出到數碼管顯示器顯示，另一路輸入至主機發(fā)射電路，以便發(fā)回至手持遙控器顯示。

　　遙控器接收到來自單片機的信息后，由10位LED顯示造影過程中的動態(tài)藥液量，以便醫(yī)務人員在操作間及時了解造影劑的用量，并能通過遙控器的操作鍵方便地控制起動，停止及造影劑注入速度的快慢，準確地配合了醫(yī)生對造影部位詳細地觀察和造影拍片等操作。

　　3.2實現的主要功能

　�。�1）整個造影過程，都能在操作間進行遙控控制。醫(yī)護人員不需要在X射線下作任何操作，不會無辜地遭受X射線<7>的輻射，減少或避免了職業(yè)病的發(fā)生。

　�。�2）檢查或造影過程中，通過遙控器，可任意控制起動，停止及造影劑流速的快慢，有效地配合了醫(yī)生對造影部位的詳細觀察和拍片。

　�。�3）控制系統(tǒng)的雙向遙控功能，使受控主機的工作狀態(tài)及時回饋至遙控器上，以利進行隨時調控。

　�。�4）遙控操作時，無論是主機，還是遙控器，控制有效時，均有狀態(tài)指示。

　�。�5）當放射室內的主機數碼管顯示，由于病人遮擋等原因而影響視線，或者醫(yī)生在操作間不便觀察時，被控主機的狀態(tài)也能通過回饋在遙控器上的顯示信息，及時地進行觀察，給造影，檢查帶來了極大的方便。

　�。�6）單片機外接具有串行接口的電可擦除，可編程的只讀存儲器，可用于存儲控制系統(tǒng)的初始數據，以及正�；蛞馔鈹嚯姾蟮臄祿�，以便重新通電后繼續(xù)工作。

　　（7）造影注射完畢時，專用泵自動停止，主機發(fā)光二極管，蜂鳴器發(fā)出報警信號，遙控器發(fā)光二極管停止指示。

　　（8）電路采用單片機直接經ULN2803AG集成電路驅動步進電機，使系統(tǒng)設計簡單，成本低，工作可靠，達到了準確定位的目的。

　　（9）本次造影劑注射結束后，若需再次注射造影劑，按動一次返回鍵，步進電機驅動滑動推板，快速返回至觸碰到起始微動行程開關后，即復位停止，下一次工作即可重新開始。

　�。�10）電路采用抗干擾技術設計，使設備具有較強的抑制干擾和噪聲能力，給系統(tǒng)可靠工作帶來了保障。

　　4結論

　　本控制系統(tǒng)由于采用單片機為核心的遙控電路，實現了造影過程的多功能控制，既可在主機上進行面板控制，又可遠距離或隔室遙控。在操作間的遙控操作中，不但具有遙控起停，加減速的任意調節(jié)，而且，還具有造影藥液量多少的信息反饋功能。該設備代替了原來完全靠手動的造影劑注射，整個造影過程實現了靈活方便，準確可靠的遙控操作，不但大大減輕了醫(yī)護人員的勞動強度，更重要的是工作人員不再受到X射線的直接傷害，避免了X射線的不良影響，減少了職業(yè)病的發(fā)生。