AT89C51單片機在醫療儀器中的應用實踐探究

汕尾市第二人民醫院（汕尾逸揮基金醫院） 劉利君 何啟帆

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AT89C51單片機在醫療儀器中的應用實踐探究

汕尾市第二人民醫院（汕尾逸揮基金醫院） 劉利君 何啟帆

【摘要】本文對以AT89C5為核心的試條測試儀進行了描述，主要是功能、結構、設計理念和重要技術指標這些方面。在臨床應用和測試中，絨毛膜促性腺素試條足以證明該儀器是可以用于對金標試條進行定量檢測。

【關鍵詞】AT89C51單片機；試條測試；實踐；顯示器

近年來，醫療事業得到不斷發展，在不斷發展過程中，計算機的網絡管理已經被現代化的醫院所廣泛應用，為醫療各個方面的需求提供了多元化、信息化以及個性化的服務。現代科技的進步和發展，為醫學技術提供了創新條件和新的發展空間。醫療事業的技術和設備已經遠遠不能滿足醫院、病人、家庭和人身健康的各方面所提出的各種要求。因此，在本文當中著重介紹AT89C51單片機在醫療儀器當中的運用，具有迫切的市場需求和廣闊的市場前景。

1　前言

由于免疫金標試紙同時具備速度快、簡單操作、價格相對低廉的特點，被廣泛應用于醫學方面的臨床診斷當中。它將抗原抗體特異性規律和膠體金顯色原理相結合。取血液、唾液等試液滴入試條時，在毛細作用下的膠條就會在帶有抗體的試線上進行膠體金的作用，在這個過程中的抗原和抗體就會產生特異性結合，如果膠呈現出特別的顏色，也就是紅色或者是紫紅色，就是陽性；反之產生非特異性結合即為陰性，膠體金則不顯色。目前還不能完全靠測定性判斷。如果抗原、抗體、膠體金這些材料做成大面積顯色區，將會耗費太多資金費用，畢竟這些材料價格要比化學試劑貴很多；同時滲透中參雜著這些血、水、膠體金會滲透不均勻，且這些物質顯色沒有終止反應。因此要用到比傳統比色儀更特殊，更易分辨的光學儀器、這樣才能解決以上問題。

2　傳感器構造設計

2.1QD反射型光纖傳感器

由入射光纖和接收光纖兩個部分共同組成的的傳感器就可以稱之為反射型光纖傳感器，兩者之間的關系圖如圖1所示。在圖1中可以看出這兩根光纖的狀態是階躍型分布情況下,兩根光纖之間的間距用d來進行表示，兩根光纖的當中的光纖直徑則為2a,數值孔徑用NA來進行表示，d為光纖與被測金標試條的距離。如果想要光通量達到最大值的狀態，也就需要廣德耦合程度達到最強的狀態之下，可以得出：

圖1　光纖耦合原理圖

在這個時候，入射角θ應滿足 Sinθ

根據計算可以得出：

在這個時候設計光纖芯徑2a =160μm，數值孔徑NA =0 .5，之間的間距d為=100μm ，則根據上式可以得出：

根據上面計算得出的結果，在b=250μm的情況下，在進行掃描的時候就可以使得光纖傳感器與金標試條不會進行發生碰撞的情況。

在測試時首先要對試條進行固定,之后對其進行掃描利用單片機電腦控制機械，在這種情況下可以使得光纖傳感器從背景逐漸向測試線進行掃描。這個時候光源所發射出的光就會對測試物體的表面進行反射，在物體的表面形成反射光。對于這些所反射出的光，接收光纖就可以進行相關收集，最后在經過傳送之后形成電信號來進行。在這種情況下，光纖傳感器的輸出信號可表示為：VS=EV(R2-R1)Sζ

在上式當中，EV表示的是需要檢測的光照度；R2為需要測試的表面反射率；R1表示的是需要測試線表面的反射率；S為光纖傳感器有效視場內測試線所占面積；ζ為光電變換系數。

如果需要再光纖傳感器當中滿足輸出電壓信號VS僅與R1和S有關的條件，就需要對EV、R 2、ζ的值設定為定值[1]，在這種情況下想要推斷VS的值，就可以對測試線條的顏色深淺程度和面積大小進行推測。

2.2濾色片波長選擇

在對濾色片波長進行選擇的時候，金標試條會呈現出粉紅、紅、紫紅到紫色范圍，進行選擇的時候需要根據金子顆粒直徑大小不同而進行不同的選擇,可呈現的顏色在，因此，對應的波長應該在600～700nm和400～450nm的范圍之間，對于綠色片的選擇應該根據互補光原理來進行相關選擇[1]。

3　儀器總體結構和硬件配置

圖2　單片機結構性組圖

圖2所示為AT89C51單片機的結構組圖，單片機是ATMEL公司推出的一款高檔、增強型的產品，屬于一種低功耗、高性能的微控制器，在片內含有通用的8位中央處理器和ISP的存儲單元。ISP可以反復對1000次的只讀程序存儲器進行擦寫。片上的程序存儲器可以在系統當中進行編程，也可以適用于常規的編程器[2]。

4　儀器軟件的設計和部分實驗數據

在整個儀器的軟件設計部分，系統的設計是由三個子程序模塊和一個主控程序模塊構成的。主模塊為核心模塊，對其他的三個子模塊進行管理，這四個模塊都是實模塊[3]。

圖3　測試結果曲線圖

表1　HCG試條不同反應時間的測定數據

首先要對測定的時間進行選擇，利用用上海伊華公司的HCG試條（表1）來進行試驗，根據產品的按說明書中的規定需要將試驗液體稀釋成不同濃度的標準試液，即為500，250，125，62.5，31.5(ng/ml)，之后在精度測量原量的基礎上對試液進行相關測試，之后的試條讀數儀分別在2.5、5、7.5、10分鐘，之后就可以對吸光度(Abs值)進行測定，所測定的數據結果如表1所示，根據測定的結果繪制出的曲線圖如圖3所示，從曲線中可以看出：在達到5分鐘的時候便進行立即測試是最為合適的。如果將測試的條件進行改變，比如廠家、批號等進行不同的選擇，對其進行相關測定的的最佳時間也會隨著發生改變。在這種情況下，為了保證測試的精準度，需要采用外置的IC卡編制軟件。

在對相關物質定量進行相關測定的時候需要利用到吸收光譜儀器來進行相關測定，并且需要進行一定規律的遵守。

如果攝入的波長以及被測液體的種類和溫度形成單值函數的情況下的時候，三者之間的值就會達到一定，三者之間的關系可以表示為：

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

在上個式子當中b0、b1、b2、b3都為偏回歸系數。根據前文所得結果，將進行測定的時間設定為5分鐘左右，在經過試驗時候，對得出的大量數據進行相關分析，如表2所示。

表2　HCG試條Abs=f(C)數據

之后就需要將數學模型輸入到電腦當中，在每次測試的時候，電腦就會根據所輸入的值進行轉換成為濃度進行顯示，在轉換過程中利用電腦進行自動轉換。

5　結語

綜上所述，對免疫層析試條定量動態測試的概念進行了嶄新的提出，現代醫療技術的飛速發展要求相應配套的醫療設備和服務來進行提供，因此，將其先進的設備技術應用到我國的醫療事業當中，更好的服務于人民，促進我國的醫療事業的大力發展。

參考文獻

[1]劉征宇.AT89 C51單片機在醫療儀器中的應用[J].福建電腦,2005,01:73-74.

[2]向科.CAN總線在智能儀表系統中的研究與應用[D].貴州大學,2007.

[3]王可寧.基于單片機的烘爐溫度自動檢測系統的研究與設計[D].東北林業大學,2004.