多单片机在放射性试剂分装仪中的应用

　　医用放射性试剂已广泛用于临床,它的使用剂量通常很小,且要求很高的精度。为运输方便和维持试剂的稳定性,一般都采用高浓度的封装,因而在使用 前需对它进行分装和稀释。目前,国内外在放射性试剂的分装和稀释上主要靠人工完成。放射性试剂的人工分装和稀释的精度不高,影响诊断或治疗,又可能对患者 造成不必要的损害。从事放射性试剂分装和稀释的医护人员长期受到放射性照射,身体也有可能受到影响。因而,需要一种自动进行放射性试剂精确分装和稀释的系 统。现有的分装系统多以气动、液压为主,这些半自动系统的结构复杂、造价高,且稳定性不佳。本工作拟采用单片机控制分装系统,以精简结构、降低系统成本、 提高稳定性。

　　1　放射性试剂自动分装仪的执行机构

　　放射性试剂自动分装仪分装系统的结构简图示于图1。以分药操作过程为例,描述分装系统各部件的动作逻辑。该操作过程如下:(1)将水杯放入分装 仪中,水杯检测器检测到水杯后,电磁阀打开,向水杯中注入一定量的水;(2)吸液系统在Y向步进电机(图1中的1)控制下运动至小针管,对齐铅盒内第2个 药瓶(A药瓶)的位置;(3)开启铅盒盖电机(在1号电机后方,图中未画出)通过拉绳将铅盒盖拉起,铅盒在X向步进电机(图1中的5)作用下向前运动至A 药瓶口对齐小针管的位置,针管向下运动,插入药瓶中,吸液量控制步进电机(图1中的3)带动针管活塞,吸取一定量的放射性试剂;(4)针管向上运动至顶, 整个吸液系统沿Y向运动至水杯上方,然后,针管向下运动,插入水杯,将放射性试剂注入杯中;(5)铅盒归位,盖上铅盒盖,吸液系统回到Y轴左端,分药过程 完成。吸液动作主要由步进电机和精密丝杆协同工作完成,即通过对步进电机的脉冲量和丝杆螺距共同控制针筒的运动距离,获得准确的针筒剂量。

　　2　放射性试剂自动分装仪的控制系统

　　控制系统中使用了5台步进电机,除了开启铅盒盖电机外,其余的几台皆连接有丝杠,通过丝杠带动其他运动部件。这几台电机扭矩较小,但对精度的要 求相对较高。为此,开启铅盒盖电机选用型号为23hs2003的电机。它属于53BYGH系列,最大静转矩为0.88 Nm;其他电机则选择17HS111,它们属于42BYGH系列,最大静转矩为0.45 Nm。5台电机均为二相电机(步距角为0.90/1.80),电机控制相对简单,控制系统采用6片单片机对系统进行联网控制,每片作为一个模块实现各个分 部的功能。其中1片用作主控芯片和键盘及LCD显示接口,5片用于控制及驱动5个步进电机。各个模块的功能相对独立,各子模块相互之间无通信,主控模块与 各子模块间的通信量小,因此,选用单片机的串口通信,将所有单片机通过串行通信总线连接在一起。控制系统的结构图示于图2。