本文關(guān)鍵詞：腹腔溫熱化療儀系統(tǒng)設(shè)計與藥液溫度控制研究

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【摘要】：腹腔溫熱化療(簡稱IHCT)療法通過向腹腔灌注一定溫度范圍內(nèi)的化療藥物,綜合運用熱療和化療在腫瘤治療方面的作用,在提升胃癌等腹腔癌癥的治療效果,抑制癌細胞腹膜轉(zhuǎn)移,降低腹腔癌癥術(shù)后復(fù)發(fā)率等方面成效顯著。研制一款腹腔溫熱化療儀,使之滿足腹腔溫熱化療療法的需求,對于提高和改善人民健康生活水平具有重大意義。本文通過分析腹腔溫熱化療療法,獲得腹腔溫熱化療儀在藥液循環(huán)管路、藥液溫度控制、人機交互和運行安全性等方面的性能要求,在此基礎(chǔ)上設(shè)計了一套腹腔溫熱化療儀并制成了原型機。設(shè)備控制系統(tǒng)的開發(fā)包括以DSP芯片為核心的加熱板功率調(diào)節(jié)、蠕動泵控制、溫度采集、步進電機控制等部分。在軟件方面,本文運用C#開發(fā)了上位機控制軟件,用于控制腹腔溫熱化療療法的四個治療階段,向下位機發(fā)送控制指令,分析治療過程中的溫度數(shù)據(jù);運用C語言編寫了下位機程序,用于自動采集溫度數(shù)據(jù),驅(qū)動腹腔溫熱化療儀加熱板功率調(diào)節(jié)電路、蠕動泵驅(qū)動控制電路等功能模塊自動完成藥液溫度、流量的協(xié)調(diào)控制。針對腹腔溫熱化療療法中最為關(guān)鍵的藥液溫度控制問題,本文運用系統(tǒng)辨識方法,建立了藥液加熱過程的數(shù)學模型,設(shè)計了基于模型的控制器,通過Simulink仿真,優(yōu)化了控制器參數(shù),實驗結(jié)果表明,藥液加熱過程模型與實際系統(tǒng)的相適度達到了90.1%,藥液升溫快,穩(wěn)態(tài)溫度誤差小于±0.1℃;通過分析腹腔內(nèi)藥液熱量交換過程,建立了藥液在腹腔內(nèi)熱量交換的數(shù)學模型,運用模糊控制算法,設(shè)計了腹腔內(nèi)藥液的流量—溫度控制方法。最后,通過實驗室模擬腹腔溫熱化療實驗以及動物實驗,對本文研制的腹腔溫熱化療儀原型機各組成部分的功能進行了驗證;根據(jù)對實驗過程中藥液溫度數(shù)據(jù)的分析,得出了藥液溫度控制效果;基于對實驗樣本在術(shù)前、術(shù)后、術(shù)中的血液、呼吸、循環(huán)及吻合口愈合等方面的統(tǒng)計分析,獲得了本文研制的腹腔溫熱化療儀用于腹腔溫熱化療手術(shù)的安全性評估。
【關(guān)鍵詞】：腹腔溫熱化療 溫度控制 系統(tǒng)辨識 系統(tǒng)建模
【學位授予單位】：上海交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TH789
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-14
• 第一章 緒論14-22
• 1.1 課題來源14
• 1.2 課題研究背景和意義14-15
• 1.3 國內(nèi)外研究狀況15-20
• 1.3.1 概述15-16
• 1.3.2 國內(nèi)研究進展16-18
• 1.3.3 國外研究進展18-20
• 1.4 本課題的研究內(nèi)容20-22
• 1.4.1 課題的研究內(nèi)容20
• 1.4.2 章節(jié)安排20-22
• 第二章 腹腔溫熱化療儀總體設(shè)計22-38
• 2.1 腹腔溫熱化療儀的性能要求22-24
• 2.1.1 藥液循環(huán)管路設(shè)計要求22-23
• 2.1.2 腹腔溫熱化療對藥液溫度的要求23
• 2.1.3 腹腔溫熱化療儀的人機交互要求23-24
• 2.1.4 腹腔溫熱化療儀的安全性要求24
• 2.2 腹腔溫熱化療儀的總體方案24-34
• 2.2.1 腹腔溫熱化療儀藥液循環(huán)管路設(shè)計25-30
• 2.2.2 腹腔溫熱化療儀藥液驅(qū)動方案設(shè)計30-31
• 2.2.3 腹腔溫熱化療儀加熱器方案與選型31-32
• 2.2.4 腹腔溫熱化療儀溫度檢測方案32-34
• 2.2.5 腹腔溫熱化療儀控制系統(tǒng)方案34
• 2.3 腹腔溫熱化療儀原型機設(shè)計34-37
• 2.3.1 原型機結(jié)構(gòu)設(shè)計35-36
• 2.3.2 原型機電氣設(shè)計36-37
• 2.4 本章小結(jié)37-38
• 第三章 腹腔溫熱化療儀控制系統(tǒng)硬件實現(xiàn)38-50
• 3.1 控制系統(tǒng)的總體設(shè)計38-39
• 3.2 控制器芯片選型39-40
• 3.3 加熱板功率調(diào)節(jié)電路40-41
• 3.4 蠕動泵驅(qū)動控制電路41-42
• 3.5 溫度采集電路42-47
• 3.5.1 溫度采集電路42-44
• 3.5.2 硬件濾波電路44-45
• 3.5.3 溫度信號的自動采集45-46
• 3.5.4 溫度采集電路的標定46-47
• 3.6 步進電機控制電路47-48
• 3.7 串口通信電路48-49
• 3.8 本章小結(jié)49-50
• 第四章 腹腔溫熱化療儀控制軟件開發(fā)50-68
• 4.1 腹腔溫熱化療儀上位機程序50-59
• 4.1.1 概述50-52
• 4.1.2 腹腔溫熱化療儀上位機程序的工作流程52-59
• 4.2 腹腔溫熱化療儀下位機程序59-67
• 4.2.1 下位機程序開發(fā)環(huán)境59-60
• 4.2.2 下位機程序結(jié)構(gòu)與流程60-63
• 4.2.3 下位機初始化程序編寫63-64
• 4.2.4 A/D轉(zhuǎn)換程序編寫64-65
• 4.2.5 PWM信號調(diào)功程序編寫65-66
• 4.2.6 DA轉(zhuǎn)換程序編寫66-67
• 4.2.7 串口通信程序編寫67
• 4.3 本章小結(jié)67-68
• 第五章 腹腔溫熱化療儀藥液溫度控制系統(tǒng)設(shè)計68-84
• 5.1 藥液溫度控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理68-69
• 5.2 藥液溫度控制系統(tǒng)的數(shù)學模型69-71
• 5.3 系統(tǒng)辨識估計模型參數(shù)71-74
• 5.3.1 系統(tǒng)辨識的原理71-73
• 5.3.2 系統(tǒng)辨識的實現(xiàn)73
• 5.3.3 系統(tǒng)辨識的效果73-74
• 5.4 控制器的設(shè)計與優(yōu)化74-75
• 5.5 控制器的DSP實現(xiàn)75-76
• 5.6 藥液溫度控制效果76-77
• 5.7 治療循環(huán)過程中的溫度流量控制策略77-83
• 5.7.1 腹腔內(nèi)熱量交換過程建模77-78
• 5.7.2 腹腔內(nèi)流量—溫度控制系統(tǒng)設(shè)計78-80
• 5.7.3 腹腔內(nèi)流量—溫度控制策略的設(shè)計80-83
• 5.8 本章小結(jié)83-84
• 第六章 腹腔溫熱化療儀的實驗與評估84-96
• 6.1 腹腔溫熱化療儀的評價指標84
• 6.2 實驗室模擬腹腔溫熱化療實驗84-88
• 6.2.1 實驗平臺84-86
• 6.2.2 實驗數(shù)據(jù)分析與評估86-88
• 6.3 動物腹腔溫熱化療實驗88-95
• 6.3.1 動物實驗范式88
• 6.3.2 動物實驗的步驟88-91
• 6.3.3 動物實驗數(shù)據(jù)分析與評估91-92
• 6.3.4 安全性評估92-95
• 6.4 本章小結(jié)95-96
• 第七章 總結(jié)與展望96-99
• 7.1 本文工作總結(jié)96-97
• 7.2 未來展望97-99
• 參考文獻99-104
• 致謝104-105
• 攻讀碩士學位期間已發(fā)表或錄用的論文105-107

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中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 羅秋波;王玉珍;宋衛(wèi)琦;;腹腔溫熱化療及全身化療治療消化道腫瘤療效觀察[A];2000全國腫瘤學術(shù)大會論文集[C];2000年

2 方建明;陳德興;裘華森;;25例胃腸癌圍手術(shù)期腹腔溫熱化療的效果分析[A];第三屆浙江中西部科技論壇論文集（第七卷 醫(yī)學、抗癌分卷）[C];2006年

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1 王騰;腹腔溫熱化療儀系統(tǒng)設(shè)計與藥液溫度控制研究[D];上海交通大學;2015年

2 付艷玲;腹腔溫熱化療儀系統(tǒng)設(shè)計與仿真分析[D];上海交通大學;2011年

3 王墨飛;絲裂霉素術(shù)中腹腔溫熱化療對Wistar大鼠結(jié)腸吻合口血管生成的影響研究[D];大連醫(yī)科大學;2007年

4 張馳;順鉑腹腔溫熱化療對SD大鼠空腸吻合口肌間神經(jīng)叢影響的研究[D];大連醫(yī)科大學;2006年

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本文編號：1050377