CN201859084U - 医用针针尖硬度和锋利度专用电子测试仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种医用针针尖硬度和锋利度专用电子测试仪，包括：智能控制器、测力机构、测力传感器、加载机构、打印机、驱动机构、传动机构、测试平台和夹具；其特征在于：单片机控制步进电机；以同步带轮带动一梯形丝杠；丝杠带动滑块上下运动驱动推力杆加载在针管上；所述智能控制器，其功能包括加载力值速度的控制，加载力值的采集、加载力值的显示、针尖锋利度的测量与数据采集。本测试仪为国家医疗检测机构、医用针生产厂家和医用针使用单位提供了可靠的医用针针尖硬度和锋利度的测试方法，是这些部门、单位不可或缺的检测仪器。此测试仪外形美观、整体体积小、手动操作方便。

Description

医用针针尖硬度和锋利度专用电子测试仪 

技术领域

本实用新型涉及一种医用针针尖硬度和锋利度专用电子测试仪。 

背景技术

随着现代社会的发展，人们的身体健康永远是备受关心的问题，在医疗行业中，手术缝合针、医用针灸针是医护人员不可缺少的工具，而其本身的质量是对病人的身心健康的有力保障，至于怎样保证手术缝合针、医用针灸针等医用针的质量，世界卫生组织、各国政府部门、医疗管理机构都特别重视，也为此制定了许多标准。针对医用针针尖的硬度和锋利度，在我们国家，GB4506-84“针尖锋利度和强度试验方法”、YY0166-2002“带线缝合针”、YY0043-91“医用缝合针”、GB2024-94“医用针灸针”等有关标准都对其进行了详细的规定。这些标准早已实施，但由于检测手段条件的不完备、检测仪器的缺乏，在我国很多地方都不能很好地实施；国内生产这些医用针的厂家也无法很好地保证他们产品的质量。 

1、目前在我国仪器生产行业中基本上没有哪个厂家为保证这些标准的实施提供有力手段，决定了国家医疗检测机构、医用针生产厂家和医用针使用单位在这方面都形成了困难。医用针针尖的硬度和锋利度的测试仪器在国际市场上有少数几个厂家生产，对于我们国家来说，这种仪器依靠进口，进口产品采用的是英文软件界面，操作极为不便，且价格昂贵，维修不便、费用高。一方面是国家资产大量流失，另一方面也不能满足我国众多相关部门、单位的检测要求。于是国内很多有关部门、单位都采用自制或委托一些厂家定制“医用针针尖的硬度和锋利度专用电子测试仪”，但受人力、物力多种条件限制，在仪器的交货周期、外形、操作、控制、性能及防护等方面都很欠缺，根本不能很好地满足这些单位对其的需要。 

2、目前我们国家医疗检测机构、医用针生产厂家和医用针使用的单位对医用针针尖的硬度和锋利度专用测试仪大多采用如附图1所示的结构作为检 测仪器对其测试。 

图中11表示的是电源开关，12-14表示的是工作控制开关，15表示的是HRC60的钢块或软性铝箔夹具，16表示的是医用针夹具，17表示的是调节摆杆，18表示的是水平仪。 

这种结构测试医用针针尖的硬度的原理是依据物体本身的重力控制医用针向下运动顶压硬度不低于HRC60的钢块，而对针尖的加载则是预先加载在针体上的配重重量，加载时间则是人为或通过时间继电器来完成，这种方法本身因为摩擦阻力、空气阻力、人为误差等多方面的影响，只能说形式上初步做了医用针针尖的硬度的试验，这与制定标准的专家及所有医用针制造者、使用者和监督者的要求都不能吻合！这种结构测试医用针针尖的锋利度需要更换夹具，也是依据物体本身的重力控制医用针向下运动刺穿软性铝箔，由刺穿后电极接触停止试验，再根据被动指针摆动位置确认加载力，这种试验方法本身也因为摩擦阻力、空气阻力、人为误差等多方面的影响，同样也只能说形式上初步做了医用针针尖的锋利度的试验，也不能达到预期的效果。 

3、继续上面所说的，利用这种仪器来测试医用针针尖的硬度和锋利度，有以下多方面的不足：机器外形不美观，使用不方便；操作极为不方便；加载时间控制误差大；加载力不能很好地控制在标准加载范围；加载速度不能控制在标准规定的范围内；锋利度测试结果不准确；两项指标夹具不能统一，浪费已有资源；数据读取、处理不科学，不适合测试人员管理、分析、报表等。国内几个生产医用针针尖硬度、锋利度专用电子测试仪厂家在这几个方面还没好的解决方法。 

发明内容

本实用新型的目的在于，提供一种医用针针尖硬度和锋利度专用电子测试仪，以克服现有试验机稳定性、可靠性差，使用不便，结构不合理，对试验环境要求高的技术问题。 

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案如下： 

一种医用针针尖硬度和锋利度专用电子测试仪，包括：智能控制器、测力机构、测力传感器、加载机构、打印机、驱动机构、传动机构、测试平台和夹具；其特征在于：单片机控制步进电机；同步带轮带动一梯形丝杠；丝杠带动 滑块上下运动驱动推力杆加载在针管上；所述步进电机与梯形丝杠之间的传动比是1∶1；梯形丝杠的丝牙间距是1mm。 

优选为：当步进电机转动1圈时，滑块就相应地上升或下降1mm；当滑块下降时，推力杆带动测试针向固定在连接传感器上的HRC60的钢块或软性铝箔加力。 

优选为：所述智能控制器，其功能包括加载力值速度的控制，由步进电机控制滑块的直线运动速度；滑块移动快慢决定力值加载速度。 

优选为：所述智能控制器，其功能包括加载力值的采集；通过测量放大器、高速A/D转换和CPU协调工作。 

优选为：所述智能控制器，其功能包括加载力值的显示；通过选用人机界面或点阵液晶全中文显示或图形显示。 

本实用新型的有益效果，本测试仪为国家医疗检测机构、医用针生产厂家和医用针使用单位提供了可靠的医用针针尖硬度、锋利度的测试方法，是这些部门、单位不可或缺的检测仪器。我们作人性化设计，采用单片微机加载、控制加载速度和加载时间、加载力值、采集数值进行处理；采用日本OPTEX产的液晶屏50174(LCD)显示，四只按扭键盘操作，全中文菜单提示；采用微型打印机输出报表数据和RS232串口通讯。这种设计技术先进、人机界面友好、操作方面、加载准确、结果更合理、数据处理更有利于人们作分析等优点。 

附图说明

图1为现有传统的医用针针尖硬度和锋利度专用电子测试仪器的结构示意图； 

图2为本实用新型的医用针针尖硬度和锋利度专用电子测试仪器的结构示意图； 

图3为本实用新型的医用针针尖硬度和锋利度专用电子测试仪器的力值加载机构示意图； 

图4为力值采集基本原理框图； 

图5为力值采集接口示意图； 

图6为固定HRC60的钢块或软性铝箔夹具图 

图2中标号说明 

21表示的是智能控制器    22表示的是测力机构 

23表示的是测力传感器    24表示的是加载机构 

25表示的是打印机        26表示的是驱动机构 

27表示的是传动机构      28表示的是测试平台和夹具 

29表示的是针体夹具      210表示的是底板 

图3中标号说明 

31表示的是步进电机      32表示的是同步带 

33表示的是梯形丝杠      34表示的是滑块 

35表示的是夹具          36表示的是医用针 

37表示的是固定HRC60的钢块或软性铝箔夹具 

图6中标号说明 

61表示的是HRC60         62表示的是活动盖 

63表示的是铝箔片        64表示的是转动螺钉 

65表示的是底座 

具体实施方式

1、下面根据附图2至附图5及发明内容，给出本实用新型的较好实施例，并予以详细描述，使能更好地理解本实用新型的功能、特点。先根据附图2整体介绍一下本实用新型的测试仪的结构。如附图2所示，本实用新型的医用针针尖硬度和锋利度专用电子测试仪器包括智能控制器21、测力机构22、测力传感器23、加载机构24、打印机25、驱动机构26、传动机构27、测试平台和夹具28、针体夹具29及底板210等部分组成，其中智能控制器由主板、液晶显示屏、键盘、电源等部分组成。屏幕采用全中文显示，用键盘控制光标 进行选项、操作、设定。力值加载机构，如附图3所示，采用单片机控制步进电机31转动，用一同步带32带动一梯形丝杠33，再由丝杠带动滑块34上下运动驱动固定在与之相连的夹具35上的医用针36向固定HRC60的钢块或软性铝箔夹具37加载或卸载。步进电机31与梯形丝杠33之间的传动比是1∶1，梯形丝杠33的丝牙间距是1mm，当步进电机31转动一圈时，滑块34就相应地上升或下降1mm。当滑块34运动时，固定在夹具35上的医用针36即向固定在夹具37HRC60的钢块或软性铝箔加力作相对运动。 

2、加载力值速度的控制，因为我们设计时选择的是步进电机，我们在驱动它时只要改变驱动脉冲的频率即可方便地达到要求。在设计过程中，采用速度闭环控制，给定一固定速度，再由反馈电压控制给定驱动脉冲的频率，步进电机的转速即可恒定，满足标准要求。我们选择的步进电机是常州宝马电机有限公司的产品55BF004-Ⅱ型，功率是55W，驱动电压是三相六线制直流30V，步距角是每个脉冲1.5°，最高启动频率是5kHz。附图3中的步进电机31的转速决定了滑块34的直线运动速度，滑块34移动的快慢也就相应地决定了力值加载的速度，当加载力值过快时，改变驱动脉冲的频率，使之变低，加载力值就会相应变慢；当加载力值过慢时，改变驱动脉冲的频率，使之变高，加载力值就会相应变快。如果选择伺服电机及驱动机构，成本有所增加，也可以达到相应结果。采用速度闭环控制，完全可以满足每秒钟加载0.0098N，误差不大于0.0005N/s。驱动脉冲由单片微机89C52(CPU)的I/O口P1.0口输出，步进电机转动方向由单片微机89C52(CPU)的I/O口P1.1口输出。 

3、力值加载时间的控制，我们选择美国DALLAS公司生产的时钟控制芯片DS12C887，DS12C887实时时钟(RTC)内嵌有世纪寄存器，可以硬件化地解决千年虫问题(Y2K)。DS12C887内嵌一个锂电池和32.768MHz石英晶振，可以保证在没有电源系统的情况下做到非易挥发性计时，可连续使用10年，方便记录事件的发生时间。DS12C887十年误差不大于0.3秒，这保证了加载记时的高精确性。 

4、加载力值的采集及显示，我们设计由测量放大器、高精度A/D转换器将加载力值转换成数字信号，再由单片微机89C52(CPU)采集此信号，经过处理，通过串行口送到日本OPTEX产的液晶屏50174(LCD)显示，驱动芯片我们选择的是清华蓬远制造的液晶驱动模块，另外我们预留RS232串行接口电 路，可直接将加载的力值送往上位控制微机，以便大批量数据处理、存储、备案。基本原理如附图4所示。在CPU处理数值过程中，采集传感器信号都是瞬时的，平均采集频率为5kHZ；但对于显示、存储，加载力值采集过程中，采用零位跟踪方法，随时跟踪零位，再作滤波处理，以达到载荷显示、存储长时间的稳定、准确的效果。负荷传感器、测量放大器(AD8221)、高精度A/D转换器(AD7665)、单片微机(CPU)、显示驱动(1330SE)、LCD、RS232串行接口分别如下面的附图5所示。 

5、加载力值的大小的控制，我们设计时A/D转换器选用的是高精度A/D转换器AD7665，它是高达16位的A/D转换器，平均采集频率为5kHZ。对于各个型号不同的医用针，标准规定加载力值不相同。本仪器利用日本OPTEX产的液晶屏50174(LCD)显示，中文菜单提示操作，四只按扭键盘选择、控制，当选择好针号后，单片微机将针号储存与片内EEPROM，调出已输入应加载力值，做强度测试时在加载过程中由传感器感应的信号作闭环控制，当加载力值等同于预加力时停止加载，达到加载力值的准确；在做锋利度测试时，以恒定速度刺穿铝箔，用高精度A/D转换器高速采集刺穿力，也保证了测试结果的准确。按附图6所示，连接传感器的夹具既可固定HRC60的钢块，也可固定软性铝箔，测试过程中，按标准先做硬度测试，再做锋利度测试，不需更改固定夹具。 

6、对于人机界面的选择，我们选用的是日本OPTEX产的液晶屏50174，全中文显示，界面友好、清晰、易读，加载力值或刺穿过程中，液晶屏显力值与时间、位移曲线，显示最大加载力或刺穿力。对于测试结果处理，我们设计多达二十次数值存储与控制系统RAM中，可作报表统计、分析，还可通过81C55输出到微面板打印机、通过RS232接口输出到上位控制微机。 

7、对于工作单元的处理与分配，本测试仪采用方法是数据采集、电机驱动和数据的显示与处理分别由三块CPU独立控制。它们其中之一是控制步进电机的运转，其中之一是做AD数据的采集，还有一块CPU用来接受键盘命令、驱动液晶显示、做数据处理等等。三块CPU之间由同步串行口连接进行数据通讯，也就是每两块CPU之间单独拿出2个I/O口连接，各芯片间的信息通过它们相互传递。当不需要过多的附加功能，例如不进行数据上传计算机，不做大批量的统计报表时，数据采集与电机驱动的控制CPU可以共用一块CPU。 

本试验机在机器外形、操作使用、控制及安全防护等多方面进行发明改进，完全满足上述领域对全功能、高稳定性的的需求，大大提高国内这一行业的技术含量，完全满足GB4506-84“针尖锋利度和强度试验方法”、YY0166-2002“带线缝合针”、YY0043-91“医用缝合针”、GB2024-94“医用针灸针”的要求。 

以上所述的，仅为本实用新型的较佳实施例，并非用以限定本实用新型的范围，即凡是依据本实用新型申请的权利要求书及说明书内容所作的简单、等效变化与修饰，皆落入本实用新型专利的权利要求保护范围。 

Claims (5)

1.一种医用针针尖硬度和锋利度专用电子测试仪，包括：智能控制器、测力机构、测力传感器、加载机构、打印机、驱动机构、传动机构、测试平台和夹具；其特征在于：单片机控制步进电机；以同步带轮带动一梯形丝杠；丝杠带动滑块上下运动驱动推力杆加载在针管上。

2.如权利要求1所述的医用针针尖硬度和锋利度专用电子测试仪，其特征在于，当步进电机转动1圈时，滑块就相应地上升或下降1mm；当滑块下降时，推力杆带动测试针向固定在连接传感器上的HRC60的钢块或软性铝箔加力。

3.如权利要求1所述的的医用针针尖硬度和锋利度专用电子测试仪，其特征在于，所述智能控制器，其功能包括加载力值速度的控制，由步进电机控制滑块的直线运动速度；滑块移动快慢决定力值加载速度。

4.如权利要求1所述的医用针针尖硬度和锋利度专用电子测试仪，其特征在于，所述智能控制器，其功能包括加载力值的采集；通过测量放大器、高速A/D转换和CPU协调工作。

5.如权利要求1所述的医用针针尖硬度和锋利度专用电子测试仪，其特征在于，所述智能控制器，其功能包括加载力值的显示；通过选用人机界面或点阵液晶全中文显示或图形显示。 

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