摘要：研制了用PS1008单片计算机构成的廉价实用的自动灌流控制器。该控制器能控制电子蠕动泵自动完成均匀斜坡升、阶梯升、阶梯升降等灌流波形，满足医学实验中的各种灌流要求。

中图分类号：R318.6

文献标识码；A

文章编号：1005-202Z(1999)02-0096-02

An automatic perfusion control unit

using single-chip microcomputer

FAN Zhen-zhong,YI Xiao-lin,SHUN Guang-qi,HE Shiu-young

(Institute of Basic Medicine,Hebei Medical University,Shijiazhuang 050017,China)

Abstract:A cheap practical automatic perfusion control unit was realized by PS1008 single-chip microcomputer.It was able to provide many kinds of perfusion patterns,such as ramp,stepwise up and stepwise up-down.It can satisfy the need for plenty of perfusion control in medical experiment.

Key words:perfusion;carotid sinus;automatic control;single-chip microcomputer

灌流泵是常规医学实验仪器之一，现有的灌流泵工作方式都是由手工调节以获得所需灌流压或灌流量。如带有数字拨码盘的灌流泵，可用手拨数码调节灌流速度，以控制灌流压或灌流量。但手动操作控制灌流泵很难实现一些比较复杂的灌流波形。如在研究压力感受器的反射效应时，需要对颈动脉窦区进行均匀斜坡升压灌流，或阶梯升压灌流，手动操作就无法获得理想的灌流曲线。在一组实验中需要对不同动物重复同一条灌流曲线时，手动操作更无法保证一致性。我们研制了用PS1008单片机构成的控制器，能对LDB-M型电子蠕动泵进行自动灌流控制，实现多种灌流曲线。并在我校生理研究室的多项研究课题中采用该控制器进行颈动脉窦区隔离灌流实验，取得了满意的结果。

1控制器组成及工作原理

控制器由PS1008单片机、光电隔离接口电路、电源3部分组成。控制器电路结构简单、价格便宜，全部电路装在一个6 cm×5 cm×3 cm的塑料小盒内。其电路原理图如图1所示。

图1控制器电路原理图

1.1PS1008单片机

PS1008单片机是武汉力源单片机技术研究所研制的简易BASIC语言单片机^［1］。该单片机是由目前较为通用的PIC16C58单片机注入简易单片机BASIC解释程序而成，内部封装了512字节的EPROM，以存放BASIC应用程序。用户用BASIC语言设计应用程序，可大大缩短软件开发时间。

LDB-M型电子蠕动泵为步进电机驱动。步进速度由两位数字拨码盘(BCD编码)给定，最大给定为99。PS1008有8位双向可编程的输入/输出I/O口，将该口编程为输出(最大输出数字为十进制的99，满足蠕动泵的要求)，经光电隔离器作为蠕动泵的速度给定信号。当控制器工作时，按程序中设定的灌流曲线定时输出数据至I/O口，改变蠕动泵的速度，从而自动控制灌流压或灌流量。

1.2光电隔离接口

光电隔离接口由4片TLP521-2构成，起隔离干扰、电平转换的作用。输出(2位BCD码)与蠕动泵的拨码盘相接。

1.3电源

因控制器电路功耗较低，电源直接引用蠕动泵内的+12V电源，经7805稳压后供PS1008和光电隔离电路的原边，简化了电路结构。发光管串入电源回路，可作为工作指示，其亮度变化可指示单片机输出值的变化。

2软件编程及程序说明

2.1软件编程方法

根据实验要求的灌流曲线编制BASIC应用程序，在微机上用PICBAS编辑软件进行编辑、调试^［2］，经PIC58BS用户板电路装入PS1008单片机。程序编制、调试过程简单、快捷，医学研究人员参照我们提供的样板程序修改参数，便可获得所需的灌流曲线。

2.2程序说明

下面以在颈动脉窦区隔离灌流实验中常用的斜坡灌流程序为例，说明程序的编制。

灌流曲线要求：斜坡灌流开始以前，给定30保持30 s，给定03，再保持30 s。然后在90 s内完成03～75的斜坡灌流曲线。最后回到30保持不变。程序清单及说明如下：

DIRS=%11111111；将I/O口置为输出

PINS=＄30；输出BCD码30

PAUSE 30000；等待30 s

PINS=＄03

PAUSE 30000

B2=3；置初值BCD码个位

B3=0；置初值BCD码十位

FOR B1=3 TO 75

B2=B2+1；BCD码个位加1

IF B2＜10THEN L2

B2=0；BCD码个位清零

B3=B3+16；BCD码十位加1

L2：

B4=B3+B2；合成BCD码

PINS=B2

PAUSE 417；等待417ms

NEXT B1

L3：；保持30

PINS=＄30

PAUSE 5000

GOTO L3

3实验方法

3.1实验布置

灌流控制器、蠕动泵和实验动物颈动脉窦区构成灌流回路。灌流压、动物血压经压力换能器送多导生理记录仪记录。

3.2系统整定

当蠕动泵的拨码盘置于00时，泵就可以在灌流控制器控制之下工作。关掉控制器电源，泵仍可工作在手动控制状态。

将灌流泵的手动拨码盘置00，各压力换能器输入端与大气相通，调节多导仪各载波放大器位置旋钮，直至记录笔描记的灌流压、血压都为0，完成系统校零。将灌流泵的手动拨码盘置某一给定值(如30)，泵运转，由小到大调整灌流管出口直径大小，使灌流压达到要求值(如10 kPa)，完成灌流压的整定。

3.3灌流操作

将蠕动泵上的拨码盘置00位置，打开控制器电源，即自动完成一次设定的灌流曲线。完成一次灌流后，保持在设定的出口值不变。需要再次重复同一灌流曲线时，仅需短暂关闭一下电源即可。

4实验结果及讨论

我校生理研究在多项研究课题中采用上述灌流系统对家兔、大鼠、进行单侧颈动脉窦区隔离灌流实验，已发表一系列相关研究论文^［3-5］。图2为在大鼠单侧颈动脉窦区隔离灌流实验中，用多导仪记录的灌流压(即窦内压)波形及对应的实验动物反射性变化波形。

图2 A.斜坡升灌流及动物血压反射波形

B.阶梯升降灌流及动物窦神经放电积分波形

ISP：窦内压 ISNA：窦神经放电积分

ABP：动脉血压图2显示了在研究压力感受器反射效应时常用的两种基本灌流曲线。实际上，只需通过编制简单的BASIC程序设置不同灌流压曲线参数，本控制器就能自动实现多种形状的灌流曲线，满足各种灌流实验的要求。

用该控制器自动控制复杂的灌流过程，能实现手动操作难以实现的各种灌流曲线；在一组实验中需对不同动物重复同一条灌流曲线时，能保证实验条件(灌流曲线)的一致性；灌流系统工作稳定、可靠，可保证实验数据的正确性和准确性，提高相关医学研究的水平。该控制器结构简单、价格便宜，具有推广价值。

参考文献

［1］李中泽，陈伟.PS1008及其用户板的硬件结构［J］.无线电，1996，5：3-5.

［2］李中泽，陈伟.PS1008 BASIC 单片机语言系统［J］.无线电，1996，6：30-32.

［3］Li DP,et al.Modulatory effects ofendothelin on carotid bar