基于单片机的溶断仪的研制

　　1　引言

　　GCD介入疗法治疗脑部肿瘤的基本原理是经股动脉插管,将导引导管置于动脉瘤侧的颈内动脉,然后将微导管送入动脉瘤腔内,再将由不锈钢丝导引的微弹簧圈(GDC)沿微导管依次送入动脉脉瘤血管中。在微弹簧圈中通过一定的电流使其溶断,溶断后,弹簧线圈滞留在动脉瘤血管中,致使肿瘤逐渐坏死。所研制的溶断仪为电解可脱性弹圈(GDC)提供恒定的直流电流,使不锈钢丝与弹簧圈之间的连接部位产生电解,从而使弹簧圈与不锈钢丝脱离。工作时,溶断仪对负载进行监测,自动判断是否溶断,即弹簧圈与不锈钢丝脱离与否,并显示溶断的时间。在弹簧圈与不锈钢丝脱离后,溶断仪发出声、光报警,并切断负载电流。

　　溶断仪面板上有3块用于显示工作电流、工作电压、溶断时间的段码式液晶屏;还有绿、黄、红3个发光二极管分别用于指示起始工作状态、负载脱离或溶断的光报警、电池不足光报警;三个按键分别用于复位、开始工作、设置电流。

　　仪器的主要工作过程如下:

　　在计算机断层扫描仪(CT)的指引下,将带有不锈钢丝的GDC沿股动脉插入到肿瘤部位,把不锈钢丝以及辅助电极连接到溶断仪的输出端,然后启动仪器。溶断仪的初始状态工作电流为1mA,根据需要可由按键C选择工作电流,设置好后可按A键开始工作。当仪器判断溶断后,驱动发光管和峰鸣器声光报警,同时冻结溶断时间和电压的显示,并切断供给负载的电流。另外,在开始工作时,仪器会自动检查负载是否脱落,一旦检查到负载脱落,仪器会发出声光报警。仪器还具有检测电池的功能,如果电池容量不足,仪器会发出声光报警,提示用户更换电池。

　　2　系统硬件

　　图1所示为溶断仪的工作原理方框图。下面分5部分进行介绍。

　　2·1　微控制器小系统

　　该仪器用89C51单片机作为微控制器,控制仪器的工作。它与80C31完全兼容,将4K×8位容量的Flash Memory集成在80C51中,作为用户的程序存贮器。因此不需要外接EPROM,使外围电路更简单,而且还可以方便地改写程序。选用它可以使电路得到最大的简化,单片机小系统外加的电路只有晶振、复位电路以及人机接口所需的3个按键。

　　2·2　监控系统

　　该系统工作时需要双负载电压和电池电压进行监控。仪器采用的是MAX111模数转换器,它是一个双通道14位串行A/D转换器,使用单一的+5V电源工作,功耗仅为640μA.它可以对±1·5 V的差分模拟信号或0~1·5V范围内的单端信号进行变换,并且对工频干扰有很强的抑制作用。

　　由于电源电压为6 V,而负载电压高达10 V以上(由电源电压倍压而得到),但MAX111的输入范围仅有1·5 V,所以采用分压取样电路,如图2所示。MAX111的输入电流仅100nA.因此,可以采用较大的取样电阻而不会影响测量精度。