智能快速装片机设计

吴新社，秦志强，何 艳，周燕兵，邓芳轶

智能快速装片机设计

吴新社，秦志强，何 艳，周燕兵，邓芳轶

目的：针对模拟X线机拍片时需手工安装胶片、影响检查速度等问题，设计一种智能快速装片机。方法：利用胶辊与胶片间的摩擦力进行胶片输送，将胶片从胶片架上取出装入自锁暗盒和从自锁暗盒里取出装入自动洗片机进片口的手工操作变成机器操作，整体结构由供片部分、输片部分、暗盒部分和控制部分组成。结果：经过运动仿真，智能装片机可以替代拍片技师完成复杂的胶片操作任务。结论：该装片机结构合理、制作简便、技术可行，具有提高拍片速度、降低劳动强度等优点。

智能装片；供片；输片；自锁暗盒

0 引言

按透视图像记录方式的不同，医用X线机可分为模拟X线机[1]和数字X线机两大类。模拟X线机因使用成本低、灰度范围宽，在基层医院、偏远地区以及野外场合得到广泛应用。模拟X线机拍片时将透视图像直接记录在胶片上，并通过自动洗片机进行显影、定影、水洗、烘干等步骤得到检查胶片[2-3]。与数字X线机相比，模拟X线机拍片时存在先将胶片装入暗盒、拍完后取出胶片装入自动洗片机进片口等复杂的手工操作，装入和取出大胶片时速度更慢。因此，研制可取代上述手工操作的智能装片设备，提高拍片过程的自动化程度，具有重要的应用价值。

1 设计

1.1 原理

智能快速装片机的工作原理是利用胶辊对胶片的摩擦力将胶片从胶片架上取出送入自锁暗盒，拍片完成后取出送入自动洗片机进片口，完成装片和取片任务。如图1所示，装片时智能快速装片机遮光叠放于自动洗片机之上，其出片口与自动洗片机进片口对齐。智能快速装片机自身具有遮光保存胶片功能，未曝光胶片装入时通常使用随机自带的黑布袋，也可利用自动洗片机遮光罩和暗室[4]。1.2 总体结构

图1 智能快速装片机工作原理示意图

智能快速装片机采用不透明箱体结构，箱体一端放置未曝光胶片，另一端插接自锁暗盒，中间为驱动胶片运动的输送机构和控制装置[5-6]。放置胶片一端设有宽度可调且能自动对中夹持胶片的胶片架，胶片架后端通过铰链与方盒底座连接，前端置于曲轴上，旋转曲轴即可带动胶片架上下运动。插接自锁暗盒一端设有插槽，工作状态下自锁暗盒插入插槽，停止状态下脱离。中间部分为胶片输送机构和控制装置。胶片输送机构主要由4根直径和长度相同的胶辊、导片板及电动机组成。胶辊之间通过齿带和齿轮相连，电动机与胶辊之间通过蜗轮蜗杆机构相连。控制电路板安装于方盒底座外侧。

1.3 各组成部分设计及功能

智能快速装片机由供片部分、输片部分、暗盒部分和控制部分组成。

1.3.1 供片部分

如图2所示，供片部分主要由方盒底座、胶片架、方盒盖子、曲轴和步进电动机组成。以最大胶片为设计基准，方盒底座用0.75 mm厚度铁皮钣金制成，外形尺寸为686 mm×390 mm×120 mm。方盒底座两侧靠近输片部分一端（右端）设置与输片部分胶辊位置对应的4对轴孔（含腰形孔）和与曲轴位置对应的1对小孔，另一端靠近底面位置设置1对与胶片架尾部转轴配合的圆孔。方盒底座底面胶辊对下方设有供胶片通过的方孔（如图2中箭头所示）。方盒底座前侧暗盒入口处设有仅供自锁暗盒前盖和滑轨进入的挡板。暗盒入口、方孔内侧及腰形孔外侧粘贴黑色弹性塑料片。胶片架为宽度可调且能对中夹持胶片的槽形结构，前端做成便于胶辊与胶片贴合的平面，后端两侧设有直径5 mm的长轴及胶片挡块。方盒盖子形状与方盒底座类似，长宽尺寸略大，高度20 mm左右。升降机构为1根直径5 mm、旋转半径约50 mm、长度大于方盒底座宽度的曲轴和1套步进电动机及其驱动电路板，曲轴曲折部分长度小于方盒底座内侧宽度。装配时方盒底座前端靠近底面圆孔安装曲轴，后端安装胶片架转轴，外侧安装步进电动机、齿轮、带轮及控制电路板。步进电动机通过蜗轮蜗杆机构分别与曲轴及胶辊相连，曲轴位于胶片架之下。方盒盖子盖在方盒底座上面，两侧用螺钉固定。供片部分用于遮光存放、自动供应未曝光胶片。

图2 供片部分结构示意图

1.3.2 输片部分

如图3所示，输片部分由4根相同胶辊、2块相同端面板、1块挡板、1块导片板和2片压辊片及2根U形弹簧组成。胶辊总长436 mm，橡胶部分φ18 mm×370 mm，两端φ5 mm×66 mm，排列方式如图3所示。相切胶辊齿轮传动，上中间胶辊与左右胶辊皮带传动。供片胶辊担负从胶片架上卷取胶片的任务，胶辊对用于胶片左右传输，装取胶辊在U形弹簧（上拉）和压辊片（下压）作用下上下运动，负责从暗盒里卷出和卷入胶片。所有胶辊垂直于端面板并与方盒底座固定装配。端面板尺寸为120 mm× 100 mm×5 mm，除胶辊安装孔外，还设有宽度略大于自锁暗盒前盖厚度、长约20 mm的缺口，用于插接自锁暗盒；端面板缺口上方、距边缘约10 mm处设有直径6 mm的电磁锁孔。挡板尺寸为388 mm× 30 mm×2 mm，左右两端设置8 mm×8 mm缺口，安装于方盒底座前侧，与之一起构成供自锁暗盒出入的狭缝。导片板用来引导来自自锁暗盒的胶片进入自动洗片机进片口，防止胶片返回胶片架；导片板下端为直角铁皮，上端为倾斜平面，横向长度等于方盒底座内侧宽度。压辊片为厚度2 mm左右的直角铁皮，通过小孔安装在上胶辊对与端面板之间，上端压在装取胶辊上，下端位于缺口附近。U形弹簧固定在方盒底座两侧，开口向上套住装取胶辊。步进电动机固定在方盒底座外侧齿轮附近，电动机输出轴与下胶辊对采用蜗轮蜗杆连接。插入自锁暗盒时压辊片下端受压顺时针转动，压住装取胶辊，进而压住胶片或自锁暗盒前盖；拔出时装取胶辊在U形弹簧的弹力作用下向上运动离开自锁暗盒前盖，其余部分亦反向运动到原来位置。胶片运动方向通过改变电动机旋向实现。输片部分用于将未曝光胶片装入自锁暗盒和把已曝光胶片取出送往自动洗片机进片口。

图3 输片部分结构示意图

1.3.3 暗盒部分

暗盒部分为便携式自动关闭暗盒（自锁暗盒），主要由前盖、后盖、滑轨、遮光片及复位弹簧等组成。如图4所示，前盖与后盖皆为0.75 mm铁皮制成的无盖方盒结构。前盖尺寸为490 mm×387 mm×15 mm。滑轨（共2根）尺寸为465 mm×7 mm×14 mm，距前端5 mm左右设有电磁锁孔，侧面开有宽4 mm、与前盖底面呈15°夹角的斜槽，底面设有直径3 mm的螺钉孔。后盖尺寸为475 mm×375 mm×10 mm，两侧对称等距分布3对直径与长度皆4 mm的短轴，轴线垂直于前盖侧边平面。内部遮光片采用薄铁皮钣金制成，固定在前盖底面，形状与后盖内侧匹配。复位弹簧选择柱形φ5 mm×30 mm硬质弹簧。装配时先将后盖扣在前盖上，再在两侧放入滑轨，并使后盖两侧的短轴嵌入滑轨斜槽内，最后用螺钉固定滑轨。弹簧安装于前盖与后盖之间。前、后增感屏分别粘贴于前、后盖里面。前盖曝光区域设有矩形方孔，孔外贴有机遮光薄板。后盖内侧中线相应位置分别固定6个可独立显示胶片尺寸的微动开关，其中最小尺寸的微动开关通过自锁暗盒后盖边缘上的弹性连接器与控制电路板相连，用于指示盒内有无胶片。自锁暗盒与传统暗盒功能类似，但结构有所改动。

图4 自锁暗盒结构示意图

1.3.4 控制部分

控制部分主要由9个微动开关、2个步进电动机、2把电磁锁、1个开锁按钮、1块控制电路板及智能控制程序组成，其任务是判断机器工作状态、控制胶片装入或取出暗盒、显示工作进度。胶片尺寸检测开关（含1个胶片有无检测开关）安装于自锁暗盒后盖内侧中线相应位置，其中最小尺寸开关通过弹性连接器与控制电路板相连；胶片抵达开关安装于挡板内侧中央；胶片举升到位检测开关固定在供片胶辊附近；输片速度检测开关安装于导片板底座中间位置（如图3所示）；步进电动机安装于方盒底座外侧并通过驱动电路板和导线与控制电路板相连；电磁锁安装于端面板插槽上端，也通过导线与控制电路板相连；开锁按钮、显示屏等安装于方盒盖子上，皆与控制电路板相连，控制原理如图5所示。

图5 智能快速装片机控制原理

在上述硬件平台上编写智能控制程序，按照先暗盒、后胶片、再运转的思路进行控制。开机上电后，程序先通过电磁锁的工作状态判断自锁暗盒位置，没有到位则不动作，到位后程序立即通过“胶片有无检测开关”判断暗盒里有无胶片，没有胶片则转入自动装片子程序，有胶片则进入自动取片子程序。控制部分能够自动判断设备的运行状态，产生智能动作。

通过上述设计得到的智能快速装片机如图6所示，左边是供片部分，中间是输片部分，右边是自锁暗盒部分，侧面是步进电动机和控制电路板，方盒盖子扣在方盒底座上并用螺钉固定。除自锁暗盒外，其余部分构成主机整体。自锁暗盒与主机之间采用插入连接方式，装片和取片时必须插入主机，其他时间不受限制。

图6 智能快速装片机三维设计图（无盖）

2 应用效果

由于种种原因，本文所述的智能快速装片机没有进行实物开发，只开展了设计研究，主要完成了原理分析、结构设计和运动仿真。从运动仿真情况看，智能快速装片机方法正确、结构合理、制作简便、技术可行。

3 结语

智能快速装片机利用其特有的自锁暗盒与胶片输动功能，将未曝光胶片装入自锁暗盒和已曝光胶片取出并送入自动洗片机进片口，代替拍片技师完成复杂的胶片装取任务，具有提高拍片速度、降低劳动强度等优点。

[1]陈鹏，董海斌，谢志勇.XCY2002-1/200型野战X线诊断车的应用与探讨[J].医疗装备，2011，32（10）：57-58.

[2]马彪，黄昌永.野战洗片机管理方案探讨[J].医疗卫生装备，2014，35（6）：142-144.

[3]聂剑辉.苏星SX435-B洗片机原理分析及常见故障检修[J].临床医学工程，2010，17（6）：124-125.

[4]张运福，唐伟革，陈远树，等.XCY2002-1/200野战X线诊断车在高原山地性能试验及应用分析[J].医疗卫生装备，2013，34（2）：80-81.

[5]黄祖武，卿时汉.GXP-800型自动换片胸片机临床应用研究[J].医疗设备信息，2003，18（10）：40-44.

[6]李思益，郑甲红.X射线透射胶片自动洗片机的研制[J].西北轻工业学院学报，2001，19（2）：37-39.

（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

昆明市科技局重点项目（11H010605）

专 利：国家发明专利（ZL 201410027088.6）

吴新社（1965—），男，博士，工程师，主要从事医疗器械设计方面的研究工作，E-mail：wuxinshe11@163.com。

650032昆明，成都军区昆明总医院医学工程科（吴新社，何 艳，周燕兵）；610020成都，成都军区药品仪器检验所（秦志强）；650500昆明，云南民族大学民族药资源化学国家民族事务委员会-教育部重点实验室（邓芳轶）

邓芳轶，E-mail：21131661@qq.com