一种病理组织烤片机的研制

方明刚，巩林芳

青岛市黄岛区中医医院 器械科，山东青岛 266500

一种病理组织烤片机的研制

方明刚，巩林芳

青岛市黄岛区中医医院 器械科，山东青岛 266500

本文介绍一种自制病理组烤片机，该烤片机的设计方案包括温控系统和烤片操作台。温控系统采用C52单片机作为主控器，自行开发系统控制软件，实现了烤片机的温度控制智能化；烤片操作台是对传统的烤片操作台进行了改革，在台上设有固定凹槽，克服了传统烤片机操作台平滑，载玻片放在上面不便拿取的缺点。

病理组织烤片机；烤片操作台；固定凹槽；病理组织切片

目前，病理医师在制片时，需要将组织切片放在烤片机上，使组织与载玻片牢牢的粘合在一起。现有的烤片机操作台平滑，载玻片放在上面不便于拿取，给病理医师增加了极大的工作难度。本文研制的这款烤片机，温控准确，操作简单，制片时烘烤充分且时间短；拿取方便，可以减轻病理医师工作难度。

1 烤片机主要配置、性能及技术参数

（1）不锈钢箱体，超薄设计，厚度33cm。触摸按键，全中文显示，操作简单，方便清洁，美观耐用。

（2） CS52芯片控制系统，性能稳定，控温准确。

（3）加热材料采用陶瓷发热片，恒温加热方式，寿命长，温度稳定。

（4）操作台凹槽设计，制片时拿取方便，节约时间。

温控范围：室温～99℃，任意设置，误差<±0.5℃。

2 烤片机组成结构设计

2.1 温控系统设计

利用单片机实现温度恒定的控制，系统主要包括温度采集、实时温度显示、加热控制参数设置、加热电路控制输出、报警装置和系统核心STC89C52单片机作为微处理器。温度采集电路以数字形式将操作台温度传至单片机，单片机结合操作台温度与用户设定的目标温度，按照已经编程固化的模糊控制算法计算出实时控制量，以此控制量控制场效应管开通和关断，决定加热电路的工作状态，使温度逐步稳定于用户设定的目标值。在温度达到设定的目标温度后，冷却温度降低，单片机通过检测到的温度与设置的目标温度比较，作出相应的控制开启加热片。

温度采集部分采用单线智能温度传感器（DS18B20）测温，它不需要A/D转换，可以直接测量出数字式的温度值送入主控制器。采集温度时对DS18B20进行初始化，然后执行ROM操作命令，再执行暂存器操作命令，最后完成数据处理。通过键盘向CPU输入用户设定的报警温度上限值和下限值，完成温度转换之后，DS18B20就把测得的温度值同上、下限值比较，如果超出所设定的范围，将该器件的报警标志位置位，并对CPU发出的报警搜索命令做出响应。该传感器使用同步串行总线接口技术，串行通信是将数据字节分成一位一位的形式在一条传输线上逐个地传送，数据接收设备将接收到的串行形式数据转换成并行形式进行存储和处理。同步通信时要建立发送方时钟对接收方时钟的直接控制，使双方达到完全同步。通过主控制器的定时器建立一个30μs的同步脉冲实现与温度检测回路的通信。CPU经过单线接口访问DS18B20，CPU对ROM操作完毕，即发出控制操作命令，使DS18B20完成温度测量并将结果存入高速暂存器中，然后读出该结果。由继电器及其外部电路如D/A转换等实现对温度的控制功能。

由于DAC0832输出的电压范围是-5～0V，不能直接加在固态继电器上。固态继电器的线性工作范围是1～1.7V，所以在DAC0832输出端加上反相器使电压范围变成0～5V再加上合适的电阻，使输出电压范围缩小到1～1.7V，以便使固态继电器的工作在线性范围内，再将固态继电器与加热片连接，通过固态继电器的通导来对烤片机进行温度控制。温度控制电路，见图1。

图1 温度控制电路

2.2 DS18B20的选择及主要特性

DS18B20是DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器，具有3引脚TO-92小体积封装形式。温度测量范围为-55～+125℃，可编程为9～12位A/D转换精度，测温分辨率可达0.0625℃，被测温度用符号扩展的16位数字方式串行输出；其工作电源既可在远端引入，也可采用寄生电源方式产生；多个DS18B20可以并联到3根或2根线上，CPU只需1根端口线就能与诸多DS18B20通信，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路。DS18B20内部结构，主要由4部分组成：64位ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。DS18B20的管脚排列，见图2。DQ为数字信号输入/输出端，GND为电源地，VDD为外接供电电源输入端。ROM中的64位序列号是出厂前被光刻好的，它可以看作是该DS18B20的地址序列码，每个DS18B20的64位序列号均不相同。64位ROM的排的循环冗余校验码（CRC=X8+X5+X4+1）。ROM的作用是使每一个DS18B20都各不相同，这样就可以实现1根总线上挂接多个DS1DS18B20。

DS18B20的主要特性：

（1）适应电压范围更宽：电压范围：3.0～5.5V，在寄生电源方式下可由数据线供电 ，适合于本温控系统。

（2）独特的单线接口方式：DS18B20在与微处理器连接时仅需要1条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯 ，电路设计简单。

（3） DS18B20支持多点组网功能：多个DS18B20可以并联在唯一的3线上，实现组网多点测温 ，可以预留多个操作台控温需要。

（4） DS18B20在使用中不需要任何外围元件，全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内，便于安装维修。

（5）温控范围：-55～125℃，在-10～85℃时精度为±0.5℃ ，烤片机所需温度为60℃左右，在传感器线性范围内，满足烤片机温控需要。

（6）可编程的分辨率为9～12位，对应的可分辨温度分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃，可实现高精度测温 ，可进一步提高烤片机控温精度。在9位分辨率时，最多在 93.75ms内把温度转换为数字，12位分辨率时最多在750ms内把温度值转换为数字，速度更快，防止烤片机温度变化太快，影响烤片效果。

（7）测量结果直接输出数字温度信号，以“一 线总线”串行传送给CPU，同时可传送CRC校验码，具有极强的抗干扰纠错能力 。

（8）负压特性：电源极性接反时，芯片不会因发热而烧毁，但不能正常工作，可以防止因误操作损坏重要元器件。

2.3 加热器的选择及特点

高温共烧陶瓷发热片（MCH）是直接在AL2O3陶瓷生坯上印刷电阻浆料后，在1600℃左右的高温下共烧，然后再经电极、引线处理后，所生产的新一代中低温发热元件。其是继合金电热丝，PTC加热元件之后的又一个换代新品，被广泛用于日常生活、工农业技术、通讯、医疗、环保、等需要中低温加热的众多领域。其优点： ① 结构简单，升温迅速、温度补偿快，加热温度高，可达500℃以上；② 节能，功率密度大、热效率高、加热均匀； ③ 无明火、使用安全；④ 寿命长，功率衰减少；⑤ 发热体与空气绝缘，元件耐酸碱及其他腐蚀性物质。

2.4 主要性能

2.4.1 电性能

绝缘电阻：R≥5×108Ω[500VDC] 。

额定施加电压：220VAC/110VAC。

电阻：R（1+10%）或根据用户合同要求。

综上所述，采用等体积浸渍、二乙醇胺辅助负载及低温空气气氛下活化制备得到的活性炭基脱氯剂具备更优的微量氯脱除性能，特别适合于丙烯气流中深度脱氯。

老化测试：施加110%的额定电压，串联1个二极管，通断3min为1个循环。共2个循环无异常。

电压提升测试：分别加130VAC、250VAC电压，串联1个二极管，发热片在每个电压下通电10s 内无异常（适用于230VAC的发热片）。

热测试：在正常电压下，电热基板发热均匀，无异常。2.4.2 物理性能

体密度≥3.6g/cm3。

抗弯强度≥260MPa。

引线拉力：轴线方向f≥5kg，与轴线夹角45°方向f≥3kg。

温度性能：工作温度100～230℃，最高温度可达500～700℃。

升温效率：30s内可达工作温度。

可靠性： 装机后开30min，关30min为一个循环，循环1000次后测试无异常。

外观：外观无机械损伤毛刺、裂纹、锈蚀、污染，其翘曲度≤0.005mm。

3 软件设计

3.1 温度控制程序所要完成的任务

芯片8031、8155的初始化以及分配内存及设置定时器参数；温度采样；数字滤波，进行转换计算。显示温度及输入控制，判断温度是否在规定范围内，若超限，报警并处理。

3.2 主程序

温度控制系统的主程序，见图2。

4 烤片操作台

病理医师在制片时，需要将组织切片放在烤片机上，使组织与载玻片牢牢粘合在一起，现在的烤片机操作台平滑，载玻片放在上面不便于拿取，给病理医师增加了工作难度。本专利的特征是在烤片机操作台上固定设有凹槽，病理医师在制片时拿取方便，减轻了病理医师的工作难度。

烤片机操作台选用6061型铝合金，与其金属材料相比，具有以下一些特点：密度小、强度高、导热性好、耐蚀性好、易加工。

5 小结

本病理组织烤片机实验机型，经3家病理实验室，6个月，13名病理医师试用，得出如下结论：本机性能稳定、温控精确、温度波动小、烤片时间短、拿取方便，整机、外观优化后，可以推广使用。

图 2 温度控制系统主程序图

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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

专利：实用新型专利（20092029860.X）。

作者邮箱：fangminggang6@qq.com