一種病理組織烤片機(jī)的研制

方明剛，鞏林芳

青島市黃島區(qū)中醫(yī)醫(yī)院 器械科，山東青島 266500

一種病理組織烤片機(jī)的研制

方明剛，鞏林芳

青島市黃島區(qū)中醫(yī)醫(yī)院 器械科，山東青島 266500

本文介紹一種自制病理組烤片機(jī)，該烤片機(jī)的設(shè)計(jì)方案包括溫控系統(tǒng)和烤片操作臺(tái)。溫控系統(tǒng)采用C52單片機(jī)作為主控器，自行開發(fā)系統(tǒng)控制軟件，實(shí)現(xiàn)了烤片機(jī)的溫度控制智能化；烤片操作臺(tái)是對(duì)傳統(tǒng)的烤片操作臺(tái)進(jìn)行了改革，在臺(tái)上設(shè)有固定凹槽，克服了傳統(tǒng)烤片機(jī)操作臺(tái)平滑，載玻片放在上面不便拿取的缺點(diǎn)。

病理組織烤片機(jī)；烤片操作臺(tái)；固定凹槽；病理組織切片

目前，病理醫(yī)師在制片時(shí)，需要將組織切片放在烤片機(jī)上，使組織與載玻片牢牢的粘合在一起?，F(xiàn)有的烤片機(jī)操作臺(tái)平滑，載玻片放在上面不便于拿取，給病理醫(yī)師增加了極大的工作難度。本文研制的這款烤片機(jī)，溫控準(zhǔn)確，操作簡(jiǎn)單，制片時(shí)烘烤充分且時(shí)間短；拿取方便，可以減輕病理醫(yī)師工作難度。

1 烤片機(jī)主要配置、性能及技術(shù)參數(shù)

（1）不銹鋼箱體，超薄設(shè)計(jì)，厚度33cm。觸摸按鍵，全中文顯示，操作簡(jiǎn)單，方便清潔，美觀耐用。

（2） CS52芯片控制系統(tǒng)，性能穩(wěn)定，控溫準(zhǔn)確。

（3）加熱材料采用陶瓷發(fā)熱片，恒溫加熱方式，壽命長(zhǎng)，溫度穩(wěn)定。

（4）操作臺(tái)凹槽設(shè)計(jì)，制片時(shí)拿取方便，節(jié)約時(shí)間。

溫控范圍：室溫～99℃，任意設(shè)置，誤差<±0.5℃。

2 烤片機(jī)組成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 溫控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)溫度恒定的控制，系統(tǒng)主要包括溫度采集、實(shí)時(shí)溫度顯示、加熱控制參數(shù)設(shè)置、加熱電路控制輸出、報(bào)警裝置和系統(tǒng)核心STC89C52單片機(jī)作為微處理器。溫度采集電路以數(shù)字形式將操作臺(tái)溫度傳至單片機(jī)，單片機(jī)結(jié)合操作臺(tái)溫度與用戶設(shè)定的目標(biāo)溫度，按照已經(jīng)編程固化的模糊控制算法計(jì)算出實(shí)時(shí)控制量，以此控制量控制場(chǎng)效應(yīng)管開通和關(guān)斷，決定加熱電路的工作狀態(tài)，使溫度逐步穩(wěn)定于用戶設(shè)定的目標(biāo)值。在溫度達(dá)到設(shè)定的目標(biāo)溫度后，冷卻溫度降低，單片機(jī)通過檢測(cè)到的溫度與設(shè)置的目標(biāo)溫度比較，作出相應(yīng)的控制開啟加熱片。

溫度采集部分采用單線智能溫度傳感器（DS18B20）測(cè)溫，它不需要A/D轉(zhuǎn)換，可以直接測(cè)量出數(shù)字式的溫度值送入主控制器。采集溫度時(shí)對(duì)DS18B20進(jìn)行初始化，然后執(zhí)行ROM操作命令，再執(zhí)行暫存器操作命令，最后完成數(shù)據(jù)處理。通過鍵盤向CPU輸入用戶設(shè)定的報(bào)警溫度上限值和下限值，完成溫度轉(zhuǎn)換之后，DS18B20就把測(cè)得的溫度值同上、下限值比較，如果超出所設(shè)定的范圍，將該器件的報(bào)警標(biāo)志位置位，并對(duì)CPU發(fā)出的報(bào)警搜索命令做出響應(yīng)。該傳感器使用同步串行總線接口技術(shù)，串行通信是將數(shù)據(jù)字節(jié)分成一位一位的形式在一條傳輸線上逐個(gè)地傳送，數(shù)據(jù)接收設(shè)備將接收到的串行形式數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成并行形式進(jìn)行存儲(chǔ)和處理。同步通信時(shí)要建立發(fā)送方時(shí)鐘對(duì)接收方時(shí)鐘的直接控制，使雙方達(dá)到完全同步。通過主控制器的定時(shí)器建立一個(gè)30μs的同步脈沖實(shí)現(xiàn)與溫度檢測(cè)回路的通信。CPU經(jīng)過單線接口訪問DS18B20，CPU對(duì)ROM操作完畢，即發(fā)出控制操作命令，使DS18B20完成溫度測(cè)量并將結(jié)果存入高速暫存器中，然后讀出該結(jié)果。由繼電器及其外部電路如D/A轉(zhuǎn)換等實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的控制功能。

由于DAC0832輸出的電壓范圍是-5～0V，不能直接加在固態(tài)繼電器上。固態(tài)繼電器的線性工作范圍是1～1.7V，所以在DAC0832輸出端加上反相器使電壓范圍變成0～5V再加上合適的電阻，使輸出電壓范圍縮小到1～1.7V，以便使固態(tài)繼電器的工作在線性范圍內(nèi)，再將固態(tài)繼電器與加熱片連接，通過固態(tài)繼電器的通導(dǎo)來對(duì)烤片機(jī)進(jìn)行溫度控制。溫度控制電路，見圖1。

圖1 溫度控制電路

2.2 DS18B20的選擇及主要特性

DS18B20是DALLAS公司生產(chǎn)的一線式數(shù)字溫度傳感器，具有3引腳TO-92小體積封裝形式。溫度測(cè)量范圍為-55～+125℃，可編程為9～12位A/D轉(zhuǎn)換精度，測(cè)溫分辨率可達(dá)0.0625℃，被測(cè)溫度用符號(hào)擴(kuò)展的16位數(shù)字方式串行輸出；其工作電源既可在遠(yuǎn)端引入，也可采用寄生電源方式產(chǎn)生；多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)到3根或2根線上，CPU只需1根端口線就能與諸多DS18B20通信，占用微處理器的端口較少，可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)，主要由4部分組成：64位ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器。DS18B20的管腳排列，見圖2。DQ為數(shù)字信號(hào)輸入/輸出端，GND為電源地，VDD為外接供電電源輸入端。ROM中的64位序列號(hào)是出廠前被光刻好的，它可以看作是該DS18B20的地址序列碼，每個(gè)DS18B20的64位序列號(hào)均不相同。64位ROM的排的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（CRC=X8+X5+X4+1）。ROM的作用是使每一個(gè)DS18B20都各不相同，這樣就可以實(shí)現(xiàn)1根總線上掛接多個(gè)DS1DS18B20。

DS18B20的主要特性：

（1）適應(yīng)電壓范圍更寬：電壓范圍：3.0～5.5V，在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供電 ，適合于本溫控系統(tǒng)。

（2）獨(dú)特的單線接口方式：DS18B20在與微處理器連接時(shí)僅需要1條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊 ，電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單。

（3） DS18B20支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能：多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在唯一的3線上，實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)多點(diǎn)測(cè)溫 ，可以預(yù)留多個(gè)操作臺(tái)控溫需要。

（4） DS18B20在使用中不需要任何外圍元件，全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)，便于安裝維修。

（5）溫控范圍：-55～125℃，在-10～85℃時(shí)精度為±0.5℃ ，烤片機(jī)所需溫度為60℃左右，在傳感器線性范圍內(nèi)，滿足烤片機(jī)溫控需要。

（6）可編程的分辨率為9～12位，對(duì)應(yīng)的可分辨溫度分別為0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃，可實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)溫 ，可進(jìn)一步提高烤片機(jī)控溫精度。在9位分辨率時(shí)，最多在 93.75ms內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字，12位分辨率時(shí)最多在750ms內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，速度更快，防止烤片機(jī)溫度變化太快，影響烤片效果。

（7）測(cè)量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號(hào)，以“一 線總線”串行傳送給CPU，同時(shí)可傳送CRC校驗(yàn)碼，具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯(cuò)能力 。

（8）負(fù)壓特性：電源極性接反時(shí)，芯片不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作，可以防止因誤操作損壞重要元器件。

2.3 加熱器的選擇及特點(diǎn)

高溫共燒陶瓷發(fā)熱片（MCH）是直接在AL2O3陶瓷生坯上印刷電阻漿料后，在1600℃左右的高溫下共燒，然后再經(jīng)電極、引線處理后，所生產(chǎn)的新一代中低溫發(fā)熱元件。其是繼合金電熱絲，PTC加熱元件之后的又一個(gè)換代新品，被廣泛用于日常生活、工農(nóng)業(yè)技術(shù)、通訊、醫(yī)療、環(huán)保、等需要中低溫加熱的眾多領(lǐng)域。其優(yōu)點(diǎn)： ① 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，升溫迅速、溫度補(bǔ)償快，加熱溫度高，可達(dá)500℃以上；② 節(jié)能，功率密度大、熱效率高、加熱均勻； ③ 無(wú)明火、使用安全；④ 壽命長(zhǎng)，功率衰減少；⑤ 發(fā)熱體與空氣絕緣，元件耐酸堿及其他腐蝕性物質(zhì)。

2.4 主要性能

2.4.1 電性能

絕緣電阻：R≥5×108Ω[500VDC] 。

額定施加電壓：220VAC/110VAC。

電阻：R（1+10%）或根據(jù)用戶合同要求。

綜上所述，采用等體積浸漬、二乙醇胺輔助負(fù)載及低溫空氣氣氛下活化制備得到的活性炭基脫氯劑具備更優(yōu)的微量氯脫除性能，特別適合于丙烯氣流中深度脫氯。

老化測(cè)試：施加110%的額定電壓，串聯(lián)1個(gè)二極管，通斷3min為1個(gè)循環(huán)。共2個(gè)循環(huán)無(wú)異常。

電壓提升測(cè)試：分別加130VAC、250VAC電壓，串聯(lián)1個(gè)二極管，發(fā)熱片在每個(gè)電壓下通電10s 內(nèi)無(wú)異常（適用于230VAC的發(fā)熱片）。

熱測(cè)試：在正常電壓下，電熱基板發(fā)熱均勻，無(wú)異常。2.4.2 物理性能

體密度≥3.6g/cm3。

抗彎強(qiáng)度≥260MPa。

引線拉力：軸線方向f≥5kg，與軸線夾角45°方向f≥3kg。

溫度性能：工作溫度100～230℃，最高溫度可達(dá)500～700℃。

升溫效率：30s內(nèi)可達(dá)工作溫度。

可靠性： 裝機(jī)后開30min，關(guān)30min為一個(gè)循環(huán)，循環(huán)1000次后測(cè)試無(wú)異常。

外觀：外觀無(wú)機(jī)械損傷毛刺、裂紋、銹蝕、污染，其翹曲度≤0.005mm。

3 軟件設(shè)計(jì)

3.1 溫度控制程序所要完成的任務(wù)

芯片8031、8155的初始化以及分配內(nèi)存及設(shè)置定時(shí)器參數(shù)；溫度采樣；數(shù)字濾波，進(jìn)行轉(zhuǎn)換計(jì)算。顯示溫度及輸入控制，判斷溫度是否在規(guī)定范圍內(nèi)，若超限，報(bào)警并處理。

3.2 主程序

溫度控制系統(tǒng)的主程序，見圖2。

4 烤片操作臺(tái)

病理醫(yī)師在制片時(shí)，需要將組織切片放在烤片機(jī)上，使組織與載玻片牢牢粘合在一起，現(xiàn)在的烤片機(jī)操作臺(tái)平滑，載玻片放在上面不便于拿取，給病理醫(yī)師增加了工作難度。本專利的特征是在烤片機(jī)操作臺(tái)上固定設(shè)有凹槽，病理醫(yī)師在制片時(shí)拿取方便，減輕了病理醫(yī)師的工作難度。

烤片機(jī)操作臺(tái)選用6061型鋁合金，與其金屬材料相比，具有以下一些特點(diǎn)：密度小、強(qiáng)度高、導(dǎo)熱性好、耐蝕性好、易加工。

5 小結(jié)

本病理組織烤片機(jī)實(shí)驗(yàn)機(jī)型，經(jīng)3家病理實(shí)驗(yàn)室，6個(gè)月，13名病理醫(yī)師試用，得出如下結(jié)論：本機(jī)性能穩(wěn)定、溫控精確、溫度波動(dòng)小、烤片時(shí)間短、拿取方便，整機(jī)、外觀優(yōu)化后，可以推廣使用。

圖 2 溫度控制系統(tǒng)主程序圖

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A Pathological Tissue Machine for Baking Sheet

FANG Ming-gang, GONG Lin-fang
Equipment Department, Huangdao Hospital of Traditional Chinese Medicine in Qingdao, Qingdao Shandong 266500, China

This paper introduced a kind of pathological tissue roast machine. The production design solutions include machine temperature control system and baking operation table. The temperature control system uses C52 single chip microcomputer as a main controller of the intelligent temperature control system. The baking operation platform is f xedly provided with a groove, pathologists in production get convenient pathological tissue roast machine, reduce the pathologist the diff culty of the work.

pathological tissue roast machine; operation table; f xed groove; pathological tissue slice

TH776+.2

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2012.04.004

1674-1633(2012)04-0016-03

2011-10-01

專利：實(shí)用新型專利（20092029860.X）。

作者郵箱：fangminggang6@qq.com