一种医用稀释分配器的研制

　　稀释分配器在精细化工和生物医学实验室中有着广泛的应用^[1] 。实验室在配制药剂时，通常采取人工方式，由于个体的差异，人工配液存在较大的误差以及不稳定性，而药液配制具有不可恢复性，配制时药液比例错误即会造成药液废弃。稀释分配器通过机械装置推动注射器，实现高精度、平稳无脉动的液体传输;具有宽范围的运行速度(10000倍)，流量精确，控制精度高(当≥30%满行程时，控制误差≤±0.5%)，有着人工配液无法比拟的优势^[2] 。实验室中有着大量具有毒性或者腐蚀性药液，稀释分配器可以减少此类药液对操作人员的潜在危害，特别适用于精细化工、医疗配液以及需要精密配制药液的工业、医学应用等场合。

　　目前，我国生物医学实验主要采用进口的医用稀释分配器，虽然自动化程度高、使用方便，但价格昂贵，难以普及。而国内的稀释分配器厂家的数量却很少，很多厂家仅从国外购进配件，进行简单的二次加工，缺乏自主知识产权，其产品精确度与进口产品也有一定差距^[3] 。国内对配制药剂的精密仪器的需求量较大，因此有必要开发一种高精度、高适应性的医用稀释分配器。

　　1 总体设计

　　影响药液配制质量的最重要指标是精确度与稳定性。为了弥补人工配液的弊端，运用自动控制系统来替代人工配液。本稀释分配器设计理

论以数字电路技术、步进电机的单片机控制技术、丝杠同步传动、光电一体化等为基础。稀释分配器由三部分组成：软件部分、硬件电路部分、机械结构部分。利用软件控制微处理器，对硬件电路进行操作从而控制机械结构的运行，完成稀释配液功能;硬件电路通过机械结构的定位装置，反馈信号至微处理器，由软件进行处理，实现实时监测(如图1所示)。

　　稀释分配器工作流程为：稀释分配器开机后，进行复位，注射器活塞回到初始位置，换向阀阀芯转至输入口。微处理器接受计算机发出的指令后，注射器活塞下移，抽取指定量药液。抽取药液完成后，换向阀阀芯转至输出口，注射器活塞上移，注射指定量药液，稀释分配器一次工作流程结束。

　　2 实现方法

　　2.1 硬件设计

　　2.1.1 硬件系统框图(如图2所示)

　　2.1.2 硬件设计方法

　　硬件系统由电源模块、微处理器、电机驱动模块、光电传感器模块及通用同步/异步串行收发(universal synchronous/asynchronous receivertransmitter，USART)模块组成。

　　由于步进电机驱动芯片的负载电源电压为24 V，硬件主供电电源为24V直流电，由外设220V交流转24V直流变压器提供。为了减少发热，电源模块采用两块三端稳压集成电路7805与外围电子元件组成两级降压模块，将主供电电源由24 V经两级降为12 V及5 V直流电，提供数字电路所需的+5V高电平。