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1、CHINAMEDICALEQUIPMENT中国医疗设备步进电机在核素注射器中的应用周云,陈兴新,陈磊,王宁(中国矿业大学资源学院,江苏徐州221008)[摘要]针对目前核医学检查中人工推注核素造影剂的一些弊端,步进电机驱动的核素注射器发展较快。本文介绍了步进电机的控制原理及在核素注射器中的应用。同时指出了在步进电机使用中的一些应注意的细节,并结合作者实际应用中出现的问题,提出了几种提高步进电机工作性能的方案。[关键词]核素注射器;步进电机;智能控制;核素造影剂[中图分类号]TH789[文献标志码]A[文章编号]1007-751
2、0(2008)02-0036-03ApplicationofSteppingMotorinInjecting-pumpforNuclearMedicamentZHOUYun,CHENXing-xin,LIJian-hua,MIYan-li(ResourcesCollegeofCUMT,XuzhouJiangsu221008,China)Abstract:Describestheapplicationofthesteppingmotorininjecting-pump.Meanwhile,itpointsoutsomedetail
3、mattersneedingatten-tionintheoperationofsteppingmotor,andputsforwardsomesolutionstoimprovetheperformanceofthemotor.Keywords:injecting-pump:steppingmotor:intelligentcontroller;contrastmedium0前言核医学影像检查是近年来发展起来的影像诊断技术,往往需要向人体内推注核素造影剂,属造影检查。传统的检查方法是采用人工推注核素的方法,其弊端主要表现在:(
4、1)图像采集与人工推注不同步,从而造成动态图像的部分丢失;(2)在检查人体血管或脏器的功能时,造影剂的推注要求以“弹丸”的方式注射,而人工注射达不到“弹丸”的目的,造成无法跟踪造影剂的瞬间灌注过程,出现造影剂的“拖尾”现象;(3)传统的核素推注过程要求操作人员长时间暴露在射线照射下,对人体产生危害,等等。步进电机具有推力强劲平稳,定位非常精确,易于控制等优点,鉴于以上人工推注的弊端,步进电机驱动的核素注射器在临床上得到了较快的发展,而步进电机是其中重要的一个部件。步进电机的选型、控制、驱动等问题都会影响到注射器的性能。1步进电机
5、的选型从工作原理上,步进电机可分为反应式步进电机(variablereluctance简称VR)、永磁式步进电机(permanentmagnet简称PM)和混合式步进电机(hybrid简称HB)三大类。由于混合式步进电机综合了另外两种步进电机的优点,输出转矩大,动态性能好,步距角小,而且体积可以做得很小,所以应用在核素注射器中非常适合。从工作方式上,步进电机可分为旋转电机和直线电机。我们最终驱动注射器要求做线性运动,所以实际应用中我们一般都选择混合式贯通轴式直线步进电机。选择步进电机时,结合实际应用,我们要参考步进电机的一些技
6、术指标,比如绕组类型、工作电压、每相电流、线性步进增量、步距角等。实际经验表明,双极性绕组驱动的推力更大些,由于核素注射器的小型化要求,工作电压选择为12VDC、每相电流为1A以下较为合适。另外,由于步进电机是由数字脉冲控制的,本就非常精确,所以对线性步进增量和步距角的要求不太高,线性步进增量选择为0.001英寸、步距角为0.25的就已足够。2步进电机的控制在步进电机的控制信号由单片机产生。其基本控制作用是实现脉冲分配、控制步进电机的转向和速率。实现脉冲分配的方法有两种:软件法和硬件法。在这里介绍一下软件法。软件法是完全用软件的
7、方式,按照给定的通电换相顺序,通过单片机I/O口向驱动电路发出控制脉冲。图1是本系统与两相步进电动机的硬件接口电路。利用AT89C51单片机P1.0～36仪器原理与使用2008年23卷2期P1.0A1相脉冲分配P1.1A2相脉冲分配AT89C5P1.2B1相脉冲分配1P1.3B2相脉冲分配中国医疗设备CHINAMEDICALEQUIPMENT器中断服务子程序为:AA:CPLP1.0;改变P1.0电平状态PUSHACC;累加器A进栈PUSHPSWCLRCCLRTR0;停定时器MOVA,TL0;取TL0当前值ADDA,#08H;加
8、8个机器周期ADDA,30H;加定时常数(低8位)MOVTL0,A;重装定时常数(低8位)MOVA,TH0;取TH0当前值图1脉冲分配示意图P1.3这4条I/O线,向两相步进电动机传送控制信号。以两相八拍工作方式为例,则通电换相的正序为:A1B2-B2-A2B2
