醫用注射針管剛性測試儀的製作方法

2023-05-06 21:28:56 1

專利名稱：醫用注射針管剛性測試儀的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種醫用注射針管剛性測試儀。
背景技術：
隨著現代社會的發展，人們的身體健康永遠是備受關心的問題，在醫療行業中，注 射針等醫用針是醫護人員不可缺少的工具，而其本身的質量是對病人的身心健康的有力保 障，至於怎樣保證手術縫合針、醫用針灸針等醫用針的質量，世界衛生組織、各國政府部門、 醫療管理機構都特別重視，也為此制定了許多標準。針對醫用針針尖剛性，在我們國家， GB9626 「製造醫療用不鏽鋼針管」、GB20M-94 「醫用針灸針」等有關標準都對其進行了詳細 的規定。這些標準早以實施，但由於檢測手段條件的不完備、檢測儀器的缺泛，在我國很多 地方都不能很好地實施；國內生產這些醫用注射針管的廠家也無法很好地保證他們產品的 質量。1、目前在我國儀器生產行業中基本上沒有哪個廠家為保證這些標準的實施提供 有力手段，決定了國家醫療檢測機構、醫用針生產廠家和醫用針使用單位在這方面都形成 了困難。醫用注射針管剛性測試儀在國際市場上有少數幾個廠家生產，對於我們國家來說， 這種儀器依靠進口，進口產品採用的是英文軟體界面，操作極為不便，且價格昂貴，維修不 便、費用高。一方面是國家資產大量流失，另一方面也不能滿足我國眾多相關部門、單位的 檢測要求。於是國內很多有關部門、單位都採用自製或委託一些廠家定製「醫用注射針管剛 性測試儀」，但受人力、物力多種條件限制，在儀器的交貨周期、外形、操作、控制、性能及防 護等方面都很欠缺，根本不能很好地滿足這些單位對其的需要。2、目前我們國家醫療檢測機構、醫用注射針管生產廠家和醫用針使用的單位對醫 用注射針管剛性測試儀大多採用如附圖1所示的結構作為檢測儀器對其測試。圖中11表示的是施力推桿，12表示的是施力推桿頭部，13表示的是針管，14表示 的是擱針架，15表示的是底座，16表示的是可調跨距塊。這種結構測試醫用注射針管剛性的原理是依據物體本身的重力控制施力推桿向 下運動，而對推桿的加載則是預先加載在針體上的配重重量，推桿的移動速率無法控制。這 種方法本身因為摩擦阻力、空氣阻力、人為誤差等多方面的影響，只能說形式上初步做了醫 用注射針管剛性的試驗，這與制定標準的專家及所有醫用針製造者、使用者和監督者的要 求都有一定差距。且種結構測試醫用注射針管撓度不方便，讀數不準確，跨距塊距離手工調 整也有誤差，造成認為誤差較大，也只能說形式上初步做了醫用注射針管剛性的試驗，也不 能達到預期的效果。3、繼續上面所說的，利用這種儀器來測試醫用注射針管剛性，有以下多方面的不 足機器外形不美觀，使用不方便；操作極為不方便；加載力不能很好地控制在標準加載範 圍；加載速度不能控制在標準規定的範圍內；測量針管撓度不方便，剛性測試結果不準確， 且人為因素影響大。數據讀取、處理不科學，不適合測試人員管理、分析、報表等。國內幾個 生產醫用注射針管剛性測試儀廠家在這幾個方面還沒好的解決方法。發明內容本實用新型的目的在於，提供一種醫用注射針管剛性測試儀，以克服現有試驗機 穩定性、可靠性，準確性差，使用不便，結構不合理，對試驗環境要求高的技術問題。為了達到上述目的，本實用新型的技術方案如下一種醫用注射針管剛性測試儀，包括智能控制器、測力傳感器、跨距塊固定座、百 分表固定座、印表機、機架、底板、傳動機構、推力感杆固定座、推力杆及步進電機；其特徵在 於單片機控制步進電機；不同同步帶輪帶動一梯形絲槓；絲槓帶動滑塊上下運動驅動推 力杆加載在針管上；所述步進電機與梯形絲槓之間的傳動比是128 3;梯形絲槓的絲牙間 距是1mm。優選為當步進電機轉動1 圈時，滑塊就相應地上升或下降3mm ；當滑塊下降時， 推力杆就向固定在跨距塊上的針管加力。優選為所述智能控制器，其功能包括加載力值速度的控制，由步進電機控制滑 塊的直線運動速度；滑塊移動快慢決定力值加載速度。優選為所述智能控制器，其功能包括加載力值的採集；通過測量放大器、高速A/ D轉換和CPU協調工作。優選為所述智能控制器，其功能包括加載力值的顯示；通過選用人機界面或點 陣液晶全中文顯示或圖形顯示。優選為所述智能控制器，其功能包括針管撓度的測量與數據採集；包括帶有 數據輸出接口的數顯千分表；該數據輸出接口與MAX203數據處理器信號輸入端連接， MAXX203輸出信號通過89C2051處理後通過RS232接口與89C52連接，經89C52處理後輸出
信號給顯示屏。本實用新型的有益效果，本測試儀為國家醫療檢測機構、醫用針生產廠家和醫用 針使用單位提供了可靠的醫用注射針管剛性的測試方法，是這些部門、單位不可或缺的檢 測儀器。我們作人性化設計，採用單片微機加載、控制加載速度和加載時間、加載力值、採集 數值進行處理；採用日本OPTEX產的液晶屏50174(LCD)顯示，四隻按扭鍵盤操作，全中文菜 單提示；採用微型印表機輸出報表數據和RS232串口通訊。這種設計技術先進、人機界面友 好、操作方面、加載準確、結果更合理、數據處理更有利於人們作分析等優點。

圖1為現有傳統的醫用注射針管剛性測試儀的結構示意圖；圖2為本實用新型的醫用注射針管剛性測試儀的結構示意圖；圖3為本實用新型的醫用注射針管剛性測試儀的力值加載機構示意圖；圖4為力值採集基本原理框圖；圖5為力值採集接口示意圖；圖2中標號說明21表示的是測力傳感器 22表示的是跨距塊固定座23表示的是傳動機構 M表示的是推力感杆固定座25表示的是推力杆沈表示的是百分表固定座
4[0026]27表示的是印表機四表示的是機架
28表示的是步進電機 210表示的是底板 32表示的是同步帶輪 34表示的是滑塊31表示的是步進電機33表示的是梯形35表示的是推力杆具體實施方式
1、下面根據附圖2至附圖5，給出本實用新型的較好實施例，並予以詳細描述，使 能更好地理解本實用新型的功能、特點。先根據附圖2整體介紹一下本實用新型的測試儀 的結構。如附圖2所示，本實用新型的醫用注射針管剛性測試儀包括智能控制器測力傳感 器21、跨距塊固定座22、傳動機構23、推力感杆固定座M、推力杆25、百分表固定座沈、打 印機27、步進電機觀和機架四及底板210等部分組成，其中智能控制器由主板、液晶顯示 屏、鍵盤、電源等部分組成。屏幕採用全中文顯示，用鍵盤控制光標進行選項、操作、設定。 本測試儀為國家醫療檢測機構、醫用針生產廠家和醫用針使用單位提供了可靠的醫用注射 針管剛性的測試方法，是這些部門、單位不可或缺的檢測儀器。力值加載機構，如附圖三所 示，採用單片機控制步進電機31轉動，用不同同步帶輪32帶動一梯形絲槓33，再由絲槓帶 動滑塊34上下運動驅動推力杆35加載在針管上。步進電機31與梯形絲槓33之間的傳動 比是128 3，梯形絲槓33的絲牙間距是1mm，當步進電機31轉動128圈時，滑塊34就相 應地上升或下降3mm。當滑塊34時下降時，推力杆35就向固定在跨距塊上的針管加力。2、加載力值速度的控制，因為我們設計時選擇的是步進電機，我們在驅動它時只 要改變驅動脈衝的頻率即可方便地達到要求。在設計過程中，採用速度閉環控制，給定一 固定速度，再由反饋電壓控制給定驅動脈衝的頻率，步進電機的轉速即可恆定，滿足標準要 求。我們選擇的步進電機常州寶馬電機有限公司的產品55BF004-II型，功率是55W，驅動 電壓是三相六線制直流30V，步距角是每個脈衝1.5°，最高啟動頻率是5kHz。附圖三中的 步進電機31的轉速決定了滑塊34的直線運動速度，滑塊34移動的快慢也就相應地決定了 力值加載的速度，當加載力值過快時，改變驅動脈衝的頻率，使之變低，加載力值就會相應 變慢；當加載力值過慢時，改變驅動脈衝的頻率，使之變高，加載力值就會相應變快。採用速 度閉環控制，完全可以滿足加載速率lmm/min，誤差不大於0. 05mm/min。驅動脈衝由單片微 機89C52(CPU)的I/O 口 Pl. 0 口輸出，步進電機轉動方向由單片微機89C52 (CPU)的I/O 口 Pl. 1 口輸出。3、加載力值的採集及顯示，我們設計由測量放大器、高精度A/D轉換器將加載力 值轉換成數位訊號，再由單片微機89C52 (CPU)採集此信號，經過處理，通過串行口送到日 本OPTEX產的液晶屏50174(LCD)顯示，驅動晶片我們選擇的是清華蓬遠製造的液晶驅動 模塊，另外我們預留RS232串行接口電路，可直接將加載的力值送往上位控制微機，以便大 批量數據處理、存儲、備案。基本原理如附圖四所示。在CPU處理數值過程中，採集傳感器 信號都是瞬時的，平均採集頻率為5kHZ ；但對於顯示、存儲，加載力值採集過程中，採用零 位跟蹤方法，隨時跟蹤零位，再作濾波處理，以達到載荷顯示、存儲長時間的穩定、準確的效 果。負荷傳感器、測量放大器(AD8221)、高精度A/D轉換器(AD7665)、單片微機(CPU)、顯示 驅動(1330SE)、IXD、RS232串行接口分別如下面的圖五所示。[0034]4、加載力值的大小的控制，我們設計時A/D轉換器選用的是高精度A/D轉換器 AD7665，它是高達16位的A/D轉換器，平均採集頻率為5kHZ。對於各個型號不同的醫用針， 標準規定加載力值不相同。本儀器利用日本OPTEX產的液晶屏501740XD)顯示，中文菜單 提示操作，四隻按扭鍵盤選擇、控制，當選擇好針號後，單片微機將針號儲存與片內EEPR0M， 調出已輸入應加載力值，做剛性測試時在加載過程中由傳感器感應的信號作閉環控制，當 加載力值等同於預加力時自動停止加載，達到加載力值的準確；5、針管撓度的測量與數據採集，我們用數顯千分表，帶有數據輸出接口與MAX203 數據處理器信號輸入端連接，MAXX203輸出信號通過89C2051處理後通過RS232接口與 89C52連接，經89C52處理後輸出信號給顯示屏。6、對於人機界面的選擇，我們選用的是日本OPTEX產的液晶屏50174，全中文顯 示，界面友好、清晰、易讀，加載力值過程中，液晶屏顯力值與撓度，顯示最大加載力。對於測 試結果處理，我們設計多達二十次數值存儲與控制系統RAM中，可作報表統計、分析，還可 通過81C55輸出到微面板印表機、通過RS232接口輸出到上位控制微機。7、對於工作單元的處理與分配，本測試儀採用方法是數據採集、電機驅動和數據 的顯示與處理分別由三塊CPU獨立控制。它們其中之一是控制步進電機的運轉，其中之一 是做AD數據的採集，還有一塊CPU用來接受鍵盤命令、驅動液晶顯示、做數據處理等等。三 塊CPU之間由同步串行口連接進行數據通訊，也就是每兩塊CPU之間單獨拿出2個I/O 口 連接，各晶片間的信息通過它們相互傳遞。本試驗機在機器外形、操作使用、控制及安全防護等多方面進行發明改進，完全滿 足上述領域對全功能、高穩定性的的需求，大大提高國內這一行業的技術含量，完全滿足 GB9626《醫用注射針管剛性測試儀試驗方法》的要求。以上所述的，僅為本實用新型的較佳實施例，並非用以限定本實用新型的範圍，即 凡是依據本實用新型申請的權利要求書及說明書內容所作的簡單、等效變化與修飾，皆落 入本實用新型專利的權利要求保護範圍。
權利要求1.一種醫用注射針管剛性測試儀，包括智能控制器、測力傳感器、跨距塊固定座、百 分表固定座、印表機、機架、底板、傳動機構、推力感杆固定座、推力杆及步進電機；其特徵在 於單片機控制步進電機；不同同步帶輪帶動一梯形絲槓；絲槓帶動滑塊上下運動驅動推 力杆加載在針管上；所述步進電機與梯形絲槓之間的傳動比是128 3;梯形絲槓的絲牙間 距是1mm。
2.如權利要求2所述的醫用注射針管剛性測試儀，其特徵是當步進電機轉動128圈 時，滑塊就相應地上升或下降3mm;當滑塊下降時，推力杆就向固定在跨距塊上的針管加 力。
3.如權利要求1所述的的醫用注射針管剛性測試儀，其特徵在於，所述智能控制器其 功能包括加載力值速度的控制，由步進電機控制滑塊的直線運動速度；滑塊移動快慢決定 力值加載速度。
4.如權利要求3所述的醫用注射針管剛性測試儀，其特徵在於，所述智能控制器，其功 能包括加載力值的採集；通過測量放大器、高速A/D轉換和多CPU協調工作。
5.如權利要求3所述的醫用注射針管剛性測試儀，其特徵在於，所述智能控制器，其功 能包括加載力值的顯示；通過選用人機界面或點陣液晶全中文顯示或圖形顯示。
6.如權利要求1所述的醫用注射針管剛性測試儀，其特徵在於，所述智能控制器，其 功能包括針管撓度的測量與數據採集；包括帶有數據輸出接口的數顯千分表；該數據輸出 接口與MAX203數據處理器信號輸入端連接，MAXX203輸出信號通過89C2051處理後通過 RS232接口與89C52連接，經89C52處理後輸出信號給顯示屏。
專利摘要本實用新型公開了一種醫用注射針管剛性測試儀，智能控制器、測力傳感器、跨距塊固定座、百分表固定座、印表機、機架、底板、傳動機構、推力感杆固定座、推力杆及步進電機；其特徵在於單片機控制步進電機；不同同步帶輪帶動一梯形絲槓；絲槓帶動滑塊上下運動驅動推力杆加載在針管上；所述步進電機與梯形絲槓之間的傳動比是128∶3；梯形絲槓的絲牙間距是1mm；所述智能控制器，其功能包括加載力值速度的控制，加載力值的採集、加載力值的顯示、針管撓度的測量與數據採集。本測試儀為國家醫療檢測機構、醫用針生產廠家和醫用針使用單位提供了可靠的醫用針針管剛性的測試方法，是這些部門、單位不可或缺的檢測儀器。此測試儀外形美觀、整體體積小、手動操作方便。
文檔編號G01N3/08GK201859092SQ200920210538
公開日2011年6月8日 申請日期2009年10月9日 優先權日2009年10月9日
發明者宋小敏, 宋小晴, 王根友, 聶德品, 錢釐軍 申請人:上海遠梓電子科技有限公司