热药灌注机中无线通信装置的设计

　　1引言

　　热药灌注机是用于腹腔肿瘤切除手术后，为防止癌细胞扩散所进行的一种辅助治疗方法。热药灌注到腹腔内病灶区，其温度被控制在 43℃并持续一小时左右，目的是有效地杀死癌细胞而减少对正常组织的损伤，加强癌症患者的治疗效果。现有的在医疗机构中应用的传统热药灌注机分成控制系统和显示设定子系统，这两个子系统之间数据传输采用有线传输方式，这就存在两个问题：第一，两个子系统不能独立自由移动，这样医生必须靠近热药灌注机的主设备一边手术一边监视并操作设备，但是在一些情况下不具备这样的条件;第二，若两个子系统存在一定距离，则会导致手术室内连线凌乱，容易出现手术事故。基以上原因，我们设计实现了热药灌注机中基于射频技术的无线数据传输系统方案。

　　此控制方案能够精确控制腹腔内药液的温度，并且能根据临床要求方便地调节药液灌注流量。热药灌注机的系统结构如图1 所示，其主机系统包括数据采集、数据处理、控制算法等模块，参数设置和数据显示在显示设定子系统中完成。

　　2无线传输模块的硬件设计

　　无线传输模块基于微功耗单片射频收发器nRF905 设计，采用Atmel 公司的高性能、低功耗 8 位处理器ATmega16 为主处理芯片，完成信息的处理和控制。信息通过LCD(MC1602)显示，使用4×4 中断式键盘输入信息。无线传输装置结构如图2所示。

　　nRF905 是挪威Nordic VLSI 公司推出的单片射频收发器，工作于433/868/915MHZ 的ISM 频段。是一种理想的超高频单片收发器芯片。主要用于ISM(工业、科研及医疗)频带和433/868/915MHz 频带的SRD(Short Range Device：近距离设备)中。

　　nRF905 由一个完全集成的频率调制器，一个带解调器的接收器，一个功率放大器，一个晶体振荡器和一个调节器组成nRF905 工作模式有 ShockBurst RX 和 ShockBurst TX 两种，ShockBurst 工作模式的特点是自动产生前导码和CRC(循环冗余校验)。可以很容易通过 SP(I串行外设接口)接口进行编程配置。曼彻斯特编码/解码由片内硬件实现，无须用户对数据进行编解码。电流消耗很低，在发射功率位-10dBm 时，发射电流为11mA。工作于接收模式时电流为12.5mA，进入POWERDOWN模式可以很容易实现节电，从而易于实现功率管理。主控单元采用 Atmel 公司的ATmega16 单片机。ATmega16是一种高性能低功耗的AVR 微处理器。它采用精简指令系统体系结构，数据吞吐率1MIPS/MHz，从而可以缓解系统在功耗和处理速度之间的矛盾。同时ATmega16 集成了丰富的外部设备，包括16 字节的系统内可编程Flash，512 字节EEPROM，1K字节SRAM，支持片内调试与编程，3 个定时/计数器，多种中断，可编程串行USART，8 路10 位的ADC，可编程看门狗定时器等。ATmega16 用作主控单元可以大大简化外围电路，提高系统可靠性。