智能快速裝片機設計

吳新社，秦志強，何 艷，周燕兵，鄧芳軼

智能快速裝片機設計

吳新社，秦志強，何 艷，周燕兵，鄧芳軼

目的：針對模擬X線機拍片時需手工安裝膠片、影響檢查速度等問題，設計一種智能快速裝片機。方法：利用膠輥與膠片間的摩擦力進行膠片輸送，將膠片從膠片架上取出裝入自鎖暗盒和從自鎖暗盒里取出裝入自動洗片機進片口的手工操作變成機器操作，整體結構由供片部分、輸片部分、暗盒部分和控制部分組成。結果：經(jīng)過運動仿真，智能裝片機可以替代拍片技師完成復雜的膠片操作任務。結論：該裝片機結構合理、制作簡便、技術可行，具有提高拍片速度、降低勞動強度等優(yōu)點。

智能裝片；供片；輸片；自鎖暗盒

0 引言

按透視圖像記錄方式的不同，醫(yī)用X線機可分為模擬X線機[1]和數(shù)字X線機兩大類。模擬X線機因使用成本低、灰度范圍寬，在基層醫(yī)院、偏遠地區(qū)以及野外場合得到廣泛應用。模擬X線機拍片時將透視圖像直接記錄在膠片上，并通過自動洗片機進行顯影、定影、水洗、烘干等步驟得到檢查膠片[2-3]。與數(shù)字X線機相比，模擬X線機拍片時存在先將膠片裝入暗盒、拍完后取出膠片裝入自動洗片機進片口等復雜的手工操作，裝入和取出大膠片時速度更慢。因此，研制可取代上述手工操作的智能裝片設備，提高拍片過程的自動化程度，具有重要的應用價值。

1 設計

1.1 原理

智能快速裝片機的工作原理是利用膠輥對膠片的摩擦力將膠片從膠片架上取出送入自鎖暗盒，拍片完成后取出送入自動洗片機進片口，完成裝片和取片任務。如圖1所示，裝片時智能快速裝片機遮光疊放于自動洗片機之上，其出片口與自動洗片機進片口對齊。智能快速裝片機自身具有遮光保存膠片功能，未曝光膠片裝入時通常使用隨機自帶的黑布袋，也可利用自動洗片機遮光罩和暗室[4]。1.2 總體結構

圖1 智能快速裝片機工作原理示意圖

智能快速裝片機采用不透明箱體結構，箱體一端放置未曝光膠片，另一端插接自鎖暗盒，中間為驅動膠片運動的輸送機構和控制裝置[5-6]。放置膠片一端設有寬度可調且能自動對中夾持膠片的膠片架，膠片架后端通過鉸鏈與方盒底座連接，前端置于曲軸上，旋轉曲軸即可帶動膠片架上下運動。插接自鎖暗盒一端設有插槽，工作狀態(tài)下自鎖暗盒插入插槽，停止狀態(tài)下脫離。中間部分為膠片輸送機構和控制裝置。膠片輸送機構主要由4根直徑和長度相同的膠輥、導片板及電動機組成。膠輥之間通過齒帶和齒輪相連，電動機與膠輥之間通過蝸輪蝸桿機構相連。控制電路板安裝于方盒底座外側。

1.3 各組成部分設計及功能

智能快速裝片機由供片部分、輸片部分、暗盒部分和控制部分組成。

1.3.1 供片部分

如圖2所示，供片部分主要由方盒底座、膠片架、方盒蓋子、曲軸和步進電動機組成。以最大膠片為設計基準，方盒底座用0.75 mm厚度鐵皮鈑金制成，外形尺寸為686 mm×390 mm×120 mm。方盒底座兩側靠近輸片部分一端（右端）設置與輸片部分膠輥位置對應的4對軸孔（含腰形孔）和與曲軸位置對應的1對小孔，另一端靠近底面位置設置1對與膠片架尾部轉軸配合的圓孔。方盒底座底面膠輥對下方設有供膠片通過的方孔（如圖2中箭頭所示）。方盒底座前側暗盒入口處設有僅供自鎖暗盒前蓋和滑軌進入的擋板。暗盒入口、方孔內側及腰形孔外側粘貼黑色彈性塑料片。膠片架為寬度可調且能對中夾持膠片的槽形結構，前端做成便于膠輥與膠片貼合的平面，后端兩側設有直徑5 mm的長軸及膠片擋塊。方盒蓋子形狀與方盒底座類似，長寬尺寸略大，高度20 mm左右。升降機構為1根直徑5 mm、旋轉半徑約50 mm、長度大于方盒底座寬度的曲軸和1套步進電動機及其驅動電路板，曲軸曲折部分長度小于方盒底座內側寬度。裝配時方盒底座前端靠近底面圓孔安裝曲軸，后端安裝膠片架轉軸，外側安裝步進電動機、齒輪、帶輪及控制電路板。步進電動機通過蝸輪蝸桿機構分別與曲軸及膠輥相連，曲軸位于膠片架之下。方盒蓋子蓋在方盒底座上面，兩側用螺釘固定。供片部分用于遮光存放、自動供應未曝光膠片。

圖2 供片部分結構示意圖

1.3.2 輸片部分

如圖3所示，輸片部分由4根相同膠輥、2塊相同端面板、1塊擋板、1塊導片板和2片壓輥片及2根U形彈簧組成。膠輥總長436 mm，橡膠部分φ18 mm×370 mm，兩端φ5 mm×66 mm，排列方式如圖3所示。相切膠輥齒輪傳動，上中間膠輥與左右膠輥皮帶傳動。供片膠輥擔負從膠片架上卷取膠片的任務，膠輥對用于膠片左右傳輸，裝取膠輥在U形彈簧（上拉）和壓輥片（下壓）作用下上下運動，負責從暗盒里卷出和卷入膠片。所有膠輥垂直于端面板并與方盒底座固定裝配。端面板尺寸為120 mm× 100 mm×5 mm，除膠輥安裝孔外，還設有寬度略大于自鎖暗盒前蓋厚度、長約20 mm的缺口，用于插接自鎖暗盒；端面板缺口上方、距邊緣約10 mm處設有直徑6 mm的電磁鎖孔。擋板尺寸為388 mm× 30 mm×2 mm，左右兩端設置8 mm×8 mm缺口，安裝于方盒底座前側，與之一起構成供自鎖暗盒出入的狹縫。導片板用來引導來自自鎖暗盒的膠片進入自動洗片機進片口，防止膠片返回膠片架；導片板下端為直角鐵皮，上端為傾斜平面，橫向長度等于方盒底座內側寬度。壓輥片為厚度2 mm左右的直角鐵皮，通過小孔安裝在上膠輥對與端面板之間，上端壓在裝取膠輥上，下端位于缺口附近。U形彈簧固定在方盒底座兩側，開口向上套住裝取膠輥。步進電動機固定在方盒底座外側齒輪附近，電動機輸出軸與下膠輥對采用蝸輪蝸桿連接。插入自鎖暗盒時壓輥片下端受壓順時針轉動，壓住裝取膠輥，進而壓住膠片或自鎖暗盒前蓋；拔出時裝取膠輥在U形彈簧的彈力作用下向上運動離開自鎖暗盒前蓋，其余部分亦反向運動到原來位置。膠片運動方向通過改變電動機旋向實現(xiàn)。輸片部分用于將未曝光膠片裝入自鎖暗盒和把已曝光膠片取出送往自動洗片機進片口。

圖3 輸片部分結構示意圖

1.3.3 暗盒部分

暗盒部分為便攜式自動關閉暗盒（自鎖暗盒），主要由前蓋、后蓋、滑軌、遮光片及復位彈簧等組成。如圖4所示，前蓋與后蓋皆為0.75 mm鐵皮制成的無蓋方盒結構。前蓋尺寸為490 mm×387 mm×15 mm?；墸ü?根）尺寸為465 mm×7 mm×14 mm，距前端5 mm左右設有電磁鎖孔，側面開有寬4 mm、與前蓋底面呈15°夾角的斜槽，底面設有直徑3 mm的螺釘孔。后蓋尺寸為475 mm×375 mm×10 mm，兩側對稱等距分布3對直徑與長度皆4 mm的短軸，軸線垂直于前蓋側邊平面。內部遮光片采用薄鐵皮鈑金制成，固定在前蓋底面，形狀與后蓋內側匹配。復位彈簧選擇柱形φ5 mm×30 mm硬質彈簧。裝配時先將后蓋扣在前蓋上，再在兩側放入滑軌，并使后蓋兩側的短軸嵌入滑軌斜槽內，最后用螺釘固定滑軌。彈簧安裝于前蓋與后蓋之間。前、后增感屏分別粘貼于前、后蓋里面。前蓋曝光區(qū)域設有矩形方孔，孔外貼有機遮光薄板。后蓋內側中線相應位置分別固定6個可獨立顯示膠片尺寸的微動開關，其中最小尺寸的微動開關通過自鎖暗盒后蓋邊緣上的彈性連接器與控制電路板相連，用于指示盒內有無膠片。自鎖暗盒與傳統(tǒng)暗盒功能類似，但結構有所改動。

圖4 自鎖暗盒結構示意圖

1.3.4 控制部分

控制部分主要由9個微動開關、2個步進電動機、2把電磁鎖、1個開鎖按鈕、1塊控制電路板及智能控制程序組成，其任務是判斷機器工作狀態(tài)、控制膠片裝入或取出暗盒、顯示工作進度。膠片尺寸檢測開關（含1個膠片有無檢測開關）安裝于自鎖暗盒后蓋內側中線相應位置，其中最小尺寸開關通過彈性連接器與控制電路板相連；膠片抵達開關安裝于擋板內側中央；膠片舉升到位檢測開關固定在供片膠輥附近；輸片速度檢測開關安裝于導片板底座中間位置（如圖3所示）；步進電動機安裝于方盒底座外側并通過驅動電路板和導線與控制電路板相連；電磁鎖安裝于端面板插槽上端，也通過導線與控制電路板相連；開鎖按鈕、顯示屏等安裝于方盒蓋子上，皆與控制電路板相連，控制原理如圖5所示。

圖5 智能快速裝片機控制原理

在上述硬件平臺上編寫智能控制程序，按照先暗盒、后膠片、再運轉的思路進行控制。開機上電后，程序先通過電磁鎖的工作狀態(tài)判斷自鎖暗盒位置，沒有到位則不動作，到位后程序立即通過“膠片有無檢測開關”判斷暗盒里有無膠片，沒有膠片則轉入自動裝片子程序，有膠片則進入自動取片子程序。控制部分能夠自動判斷設備的運行狀態(tài)，產(chǎn)生智能動作。

通過上述設計得到的智能快速裝片機如圖6所示，左邊是供片部分，中間是輸片部分，右邊是自鎖暗盒部分，側面是步進電動機和控制電路板，方盒蓋子扣在方盒底座上并用螺釘固定。除自鎖暗盒外，其余部分構成主機整體。自鎖暗盒與主機之間采用插入連接方式，裝片和取片時必須插入主機，其他時間不受限制。

圖6 智能快速裝片機三維設計圖（無蓋）

2 應用效果

由于種種原因，本文所述的智能快速裝片機沒有進行實物開發(fā)，只開展了設計研究，主要完成了原理分析、結構設計和運動仿真。從運動仿真情況看，智能快速裝片機方法正確、結構合理、制作簡便、技術可行。

3 結語

智能快速裝片機利用其特有的自鎖暗盒與膠片輸動功能，將未曝光膠片裝入自鎖暗盒和已曝光膠片取出并送入自動洗片機進片口，代替拍片技師完成復雜的膠片裝取任務，具有提高拍片速度、降低勞動強度等優(yōu)點。

[1]陳鵬，董海斌，謝志勇.XCY2002-1/200型野戰(zhàn)X線診斷車的應用與探討[J].醫(yī)療裝備，2011，32（10）：57-58.

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（收稿：2014-11-10 修回：2015-02-13）

Design of automatic X-ray film loading device

WU Xin-she1,QIN Zhi-qiang2,HE Yan1,ZHOU Yan-bing1,DENG Fang-yi3
（1.Kunming General Hospital of Chengdu Military Area Command,Kunming 650032,China;2.Institute for Drug and Instrument Control,Chengdu Military Area Command,Chengdu 610020,China;3.Key Laboratory of Chemistry in Ethnic Medicinal Resources,State Ethnic Affairs Commission and Ministry of Education of China, Yunnan Minzu University,Kunming 650500,China）

ObjectiveTo design an automatic loading device for X-ray films to eliminate the influences of manual operation on the velocity.MethodsFilm transmission was realized with the friction between the cots and the film,and mechanized operation was realized for taking out the film from the frame,putting it in the self-locking cassette,taking it from the cassette and finally putting it into the automatic processor.The device was composed of the components for film feeding,film conveying,cassette and controlling.ResultsSimulation tests proved the device could take the place of the filming technician.ConclusionThe device gifted with proper structure,easy operation and technical feasibility can increase radiographing velocity and decrease workload.[Chinese Medical Equipment Journal，2015，36（7）：31-33]

intelligent film loading;film feeding;film conveying;self-locking cassette

R318.6；R197.39

A

1003-8868（2015）07-0031-03

10.7687/J.ISSN1003-8868.2015.07.031

昆明市科技局重點項目（11H010605）

專 利：國家發(fā)明專利（ZL 201410027088.6）

吳新社（1965—），男，博士，工程師，主要從事醫(yī)療器械設計方面的研究工作，E-mail：wuxinshe11@163.com。

650032昆明，成都軍區(qū)昆明總醫(yī)院醫(yī)學工程科（吳新社，何 艷，周燕兵）；610020成都，成都軍區(qū)藥品儀器檢驗所（秦志強）；650500昆明，云南民族大學民族藥資源化學國家民族事務委員會-教育部重點實驗室（鄧芳軼）

鄧芳軼，E-mail：21131661@qq.com