AT89C51单片机在医疗仪器中的应用实践探究

2016-05-17汕尾市第二人民医院汕尾逸挥基金医院刘利君何启帆

电子世界 2016年8期

关键词：显示器实践

汕尾市第二人民医院（汕尾逸挥基金医院）刘利君何启帆

汕尾市第二人民医院（汕尾逸挥基金医院）刘利君何启帆

【摘要】本文对以AT89C5为核心的试条测试仪进行了描述，主要是功能、结构、设计理念和重要技术指标这些方面。在临床应用和测试中，绒毛膜促性腺素试条足以证明该仪器是可以用于对金标试条进行定量检测。

【关键词】AT89C51单片机；试条测试；实践；显示器

近年来，医疗事业得到不断发展，在不断发展过程中，计算机的网络管理已经被现代化的医院所广泛应用，为医疗各个方面的需求提供了多元化、信息化以及个性化的服务。现代科技的进步和发展，为医学技术提供了创新条件和新的发展空间。医疗事业的技术和设备已经远远不能满足医院、病人、家庭和人身健康的各方面所提出的各种要求。因此，在本文当中着重介绍AT89C51单片机在医疗仪器当中的运用，具有迫切的市场需求和广阔的市场前景。

1　前言

由于免疫金标试纸同时具备速度快、简单操作、价格相对低廉的特点，被广泛应用于医学方面的临床诊断当中。它将抗原抗体特异性规律和胶体金显色原理相结合。取血液、唾液等试液滴入试条时，在毛细作用下的胶条就会在带有抗体的试线上进行胶体金的作用，在这个过程中的抗原和抗体就会产生特异性结合，如果胶呈现出特别的颜色，也就是红色或者是紫红色，就是阳性；反之产生非特异性结合即为阴性，胶体金则不显色。目前还不能完全靠测定性判断。如果抗原、抗体、胶体金这些材料做成大面积显色区，将会耗费太多资金费用，毕竟这些材料价格要比化学试剂贵很多；同时渗透中参杂着这些血、水、胶体金会渗透不均匀，且这些物质显色没有终止反应。因此要用到比传统比色仪更特殊，更易分辨的光学仪器、这样才能解决以上问题。

2　传感器构造设计

2.1QD反射型光纤传感器

由入射光纤和接收光纤两个部分共同组成的的传感器就可以称之为反射型光纤传感器，两者之间的关系图如图1所示。在图1中可以看出这两根光纤的状态是阶跃型分布情况下,两根光纤之间的间距用d来进行表示，两根光纤的当中的光纤直径则为2a,数值孔径用NA来进行表示，d为光纤与被测金标试条的距离。如果想要光通量达到最大值的状态，也就需要广德耦合程度达到最强的状态之下，可以得出：

图1　光纤耦合原理图

在这个时候，入射角θ应满足 Sinθ

根据计算可以得出：

在这个时候设计光纤芯径2a =160μm，数值孔径NA =0 .5，之间的间距d为=100μm ，则根据上式可以得出：

根据上面计算得出的结果，在b=250μm的情况下，在进行扫描的时候就可以使得光纤传感器与金标试条不会进行发生碰撞的情况。

在测试时首先要对试条进行固定,之后对其进行扫描利用单片机电脑控制机械，在这种情况下可以使得光纤传感器从背景逐渐向测试线进行扫描。这个时候光源所发射出的光就会对测试物体的表面进行反射，在物体的表面形成反射光。对于这些所反射出的光，接收光纤就可以进行相关收集，最后在经过传送之后形成电信号来进行。在这种情况下，光纤传感器的输出信号可表示为：VS=EV(R2-R1)Sζ

在上式当中，EV表示的是需要检测的光照度；R2为需要测试的表面反射率；R1表示的是需要测试线表面的反射率；S为光纤传感器有效视场内测试线所占面积；ζ为光电变换系数。

如果需要再光纤传感器当中满足输出电压信号VS仅与R1和S有关的条件，就需要对EV、R 2、ζ的值设定为定值[1]，在这种情况下想要推断VS的值，就可以对测试线条的颜色深浅程度和面积大小进行推测。

2.2滤色片波长选择

在对滤色片波长进行选择的时候，金标试条会呈现出粉红、红、紫红到紫色范围，进行选择的时候需要根据金子颗粒直径大小不同而进行不同的选择,可呈现的颜色在，因此，对应的波长应该在600～700nm和400～450nm的范围之间，对于绿色片的选择应该根据互补光原理来进行相关选择[1]。

3　仪器总体结构和硬件配置

图2　单片机结构性组图

图2所示为AT89C51单片机的结构组图，单片机是ATMEL公司推出的一款高档、增强型的产品，属于一种低功耗、高性能的微控制器，在片内含有通用的8位中央处理器和ISP的存储单元。ISP可以反复对1000次的只读程序存储器进行擦写。片上的程序存储器可以在系统当中进行编程，也可以适用于常规的编程器[2]。

4　仪器软件的设计和部分实验数据

在整个仪器的软件设计部分，系统的设计是由三个子程序模块和一个主控程序模块构成的。主模块为核心模块，对其他的三个子模块进行管理，这四个模块都是实模块[3]。

图3　测试结果曲线图

表1　HCG试条不同反应时间的测定数据

首先要对测定的时间进行选择，利用用上海伊华公司的HCG试条（表1）来进行试验，根据产品的按说明书中的规定需要将试验液体稀释成不同浓度的标准试液，即为500，250，125，62.5，31.5(ng/ml)，之后在精度测量原量的基础上对试液进行相关测试，之后的试条读数仪分别在2.5、5、7.5、10分钟，之后就可以对吸光度(Abs值)进行测定，所测定的数据结果如表1所示，根据测定的结果绘制出的曲线图如图3所示，从曲线中可以看出：在达到5分钟的时候便进行立即测试是最为合适的。如果将测试的条件进行改变，比如厂家、批号等进行不同的选择，对其进行相关测定的的最佳时间也会随着发生改变。在这种情况下，为了保证测试的精准度，需要采用外置的IC卡编制软件。

在对相关物质定量进行相关测定的时候需要利用到吸收光谱仪器来进行相关测定，并且需要进行一定规律的遵守。

如果摄入的波长以及被测液体的种类和温度形成单值函数的情况下的时候，三者之间的值就会达到一定，三者之间的关系可以表示为：

C=b0 +b1(Abs)+b2(Abs)2+b3(Abs)3

在上个式子当中b0、b1、b2、b3都为偏回归系数。根据前文所得结果，将进行测定的时间设定为5分钟左右，在经过试验时候，对得出的大量数据进行相关分析，如表2所示。