基于虚拟仪器技术的针尖锋利度和强度试验研究

　　1　引　言

　　在临床医疗或护理的过程中,针具无疑是使用较多的器具之一。从最常见的注射给药、静脉输液/输血,到外科手术的缝合操作,再到针灸治疗中,注射针、缝合针、针灸针等都被广泛地使用。在这些医疗或护理过程中,针尖尖端锋利且满足一定强度要求的针具无疑能帮助医生或护士较快速和正确地实施相应操作,从而极大程度地减少患者的痛苦感。基于此,对医疗器械厂家所生产的各类医疗针具进行针尖锋利度和强度试验以确保制造质量无疑很重要。我国早在1984年就制定了用于针尖锋利度和强度试验方法的医疗器械标准,即国标GB/T4506—1984。

　　本文以国标GB/T 4506—1984的具体试验要求为出发点,提出了一种基于虚拟仪器技术的、集负载力检测与控制为一体的针尖锋利度和强度试验系统。该系统充分提高了试验的自动化程度,并具备了较好的扩展性。

　　2　针尖锋利度和强度试验系统的组成

　　在GB/T4506—1984规定的针尖锋利度和强度试验方法中,对待测针具针尖的受力过程有较详细的规定。对于注射针,需要以1 g/s的作用力施加速度来进行锋利度和强度试验;而对于缝合针和针灸针,则需要以10 g/s的作用力施加速度来进行试验。要实现这样的试验过程,首先就必须对待测针具针尖的位置进行精密控制,其次需要对待测针尖的受力状况进行实时测量。如图1所示,针尖锋利度和强度试验系统由位移调节机构、微型力传感器、负载力测试模块和PC计算机这4个部分组成。

　　PC计算机作为中心环节,它发送命令给平移台控制单元,以控制电动平移台来实现待测针具位置调节;微型力传感器用于测量待测针具所受到的负载力;而负载力测量模块用于微型力传感器输出信号的放大调理和采集,并将负载力测量值发送给PC计算机以形成一个闭环控制系统。PC计算机与位移调节机构和负载力测试模块之间通过RS-232的通讯方式进行数据交换。

　　虚拟仪器技术就是将模块化的硬件与高效灵活的软件相结合来完成各种测试、测量和自动化的应用。虚拟仪器技术因具备性能高、扩展性强以及无缝集成等优点而在测量或测试等被广泛使用。本系统实现中就采用虚拟仪器的概念,利用位移调节机构、负载力测量等硬件模块,与符合特定测试方法的应用软件相结合,从而实现针尖锋利度强度系统的自动化试验。该系统同时具有较强扩展能力,当需要进行一个新的试验方法时,只需要应用软件做相应修改即可,而可以保持硬件模块不变。

　　3　系统的硬件结构

　　3·1　位移调节机构

　　作为执行环节,位移调节机构必须能够快速精确地调整待测针具的位置。本系统采用上海联谊光纤激光器械厂的ALB-m-100型电动平移台作为核心单元,再与我们所设计的机械结构(如底座、附属部件等)相结合来构成位移调节机构,其示意图如图2所示。