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腹腔溫?zé)峄焹x系統(tǒng)設(shè)計(jì)與藥液溫度控制研究

發(fā)布時(shí)間:2017-10-17 18:29

  本文關(guān)鍵詞:腹腔溫?zé)峄焹x系統(tǒng)設(shè)計(jì)與藥液溫度控制研究


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【摘要】:腹腔溫?zé)峄?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(yùn)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(xì)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?zé)峄焹x,使之滿足腹腔溫?zé)峄煰煼ǖ男枨?對(duì)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?zé)峄煰煼?獲得腹腔溫?zé)峄焹x在藥液循環(huán)管路、藥液溫度控制、人機(jī)交互和運(yùn)行安全性等方面的性能要求,在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一套腹腔溫?zé)峄焹x并制成了原型機(jī)。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(dòng)泵控制、溫度采集、步進(jìn)電機(jī)控制等部分。在軟件方面,本文運(yùn)用C#開發(fā)了上位機(jī)控制軟件,用于控制腹腔溫?zé)峄煰煼ǖ乃膫(gè)治療階段,向下位機(jī)發(fā)送控制指令,分析治療過程中的溫度數(shù)據(jù);運(yùn)用C語言編寫了下位機(jī)程序,用于自動(dòng)采集溫度數(shù)據(jù),驅(qū)動(dòng)腹腔溫?zé)峄焹x加熱板功率調(diào)節(jié)電路、蠕動(dòng)泵驅(qū)動(dòng)控制電路等功能模塊自動(dòng)完成藥液溫度、流量的協(xié)調(diào)控制。針對(duì)腹腔溫?zé)峄煰煼ㄖ凶顬殛P(guān)鍵的藥液溫度控制問題,本文運(yùn)用系統(tǒng)辨識(shí)方法,建立了藥液加熱過程的數(shù)學(xué)模型,設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,藥液加熱過程模型與實(shí)際系統(tǒng)的相適度達(dá)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(xué)模型,運(yùn)用模糊控制算法,設(shè)計(jì)了腹腔內(nèi)藥液的流量—溫度控制方法。最后,通過實(shí)驗(yàn)室模擬腹腔溫?zé)峄煂?shí)驗(yàn)以及動(dòng)物實(shí)驗(yàn),對(duì)本文研制的腹腔溫?zé)峄焹x原型機(jī)各組成部分的功能進(jìn)行了驗(yàn)證;根據(jù)對(duì)實(shí)驗(yàn)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(duì)實(shí)驗(yàn)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(jì)分析,獲得了本文研制的腹腔溫?zé)峄焹x用于腹腔溫?zé)峄熓中g(shù)的安全性評(píng)估。
【關(guān)鍵詞】:腹腔溫?zé)峄?/strong> 溫度控制 系統(tǒng)辨識(shí) 系統(tǒng)建模
【學(xué)位授予單位】:上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2015
【分類號(hào)】: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(jìn)展16-18
  • 1.3.3 國外研究進(jìn)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?zé)峄焹x總體設(shè)計(jì)22-38
  • 2.1 腹腔溫?zé)峄焹x的性能要求22-24
  • 2.1.1 藥液循環(huán)管路設(shè)計(jì)要求22-23
  • 2.1.2 腹腔溫?zé)峄煂?duì)藥液溫度的要求23
  • 2.1.3 腹腔溫?zé)峄焹x的人機(jī)交互要求23-24
  • 2.1.4 腹腔溫?zé)峄焹x的安全性要求24
  • 2.2 腹腔溫?zé)峄焹x的總體方案24-34
  • 2.2.1 腹腔溫?zé)峄焹x藥液循環(huán)管路設(shè)計(jì)25-30
  • 2.2.2 腹腔溫?zé)峄焹x藥液驅(qū)動(dòng)方案設(shè)計(jì)30-31
  • 2.2.3 腹腔溫?zé)峄焹x加熱器方案與選型31-32
  • 2.2.4 腹腔溫?zé)峄焹x溫度檢測(cè)方案32-34
  • 2.2.5 腹腔溫?zé)峄焹x控制系統(tǒng)方案34
  • 2.3 腹腔溫?zé)峄焹x原型機(jī)設(shè)計(jì)34-37
  • 2.3.1 原型機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)35-36
  • 2.3.2 原型機(jī)電氣設(shè)計(jì)36-37
  • 2.4 本章小結(jié)37-38
  • 第三章 腹腔溫?zé)峄焹x控制系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn)38-50
  • 3.1 控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)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(dòng)泵驅(qū)動(dòng)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(hào)的自動(dòng)采集45-46
  • 3.5.4 溫度采集電路的標(biāo)定46-47
  • 3.6 步進(jìn)電機(jī)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?zé)峄焹x控制軟件開發(fā)50-68
  • 4.1 腹腔溫?zé)峄焹x上位機(jī)程序50-59
  • 4.1.1 概述50-52
  • 4.1.2 腹腔溫?zé)峄焹x上位機(jī)程序的工作流程52-59
  • 4.2 腹腔溫?zé)峄焹x下位機(jī)程序59-67
  • 4.2.1 下位機(jī)程序開發(fā)環(huán)境59-60
  • 4.2.2 下位機(jī)程序結(jié)構(gòu)與流程60-63
  • 4.2.3 下位機(jī)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(hào)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?zé)峄焹x藥液溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(xué)模型69-71
  • 5.3 系統(tǒng)辨識(shí)估計(jì)模型參數(shù)71-74
  • 5.3.1 系統(tǒng)辨識(shí)的原理71-73
  • 5.3.2 系統(tǒng)辨識(shí)的實(shí)現(xiàn)73
  • 5.3.3 系統(tǒng)辨識(shí)的效果73-74
  • 5.4 控制器的設(shè)計(jì)與優(yōu)化74-75
  • 5.5 控制器的DSP實(shí)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(jì)78-80
  • 5.7.3 腹腔內(nèi)流量—溫度控制策略的設(shè)計(jì)80-83
  • 5.8 本章小結(jié)83-84
  • 第六章 腹腔溫?zé)峄焹x的實(shí)驗(yàn)與評(píng)估84-96
  • 6.1 腹腔溫?zé)峄焹x的評(píng)價(jià)指標(biāo)84
  • 6.2 實(shí)驗(yàn)室模擬腹腔溫?zé)峄煂?shí)驗(yàn)84-88
  • 6.2.1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)84-86
  • 6.2.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析與評(píng)估86-88
  • 6.3 動(dòng)物腹腔溫?zé)峄煂?shí)驗(yàn)88-95
  • 6.3.1 動(dòng)物實(shí)驗(yàn)范式88
  • 6.3.2 動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的步驟88-91
  • 6.3.3 動(dòng)物實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析與評(píng)估91-92
  • 6.3.4 安全性評(píng)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(xiàn)99-104
  • 致謝104-105
  • 攻讀碩士學(xué)位期間已發(fā)表或錄用的論文105-107

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2 方建明;陳德興;裘華森;;25例胃腸癌圍手術(shù)期腹腔溫?zé)峄煹男Ч治鯷A];第三屆浙江中西部科技論壇論文集(第七卷 醫(yī)學(xué)、抗癌分卷)[C];2006年

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1 王騰;腹腔溫?zé)峄焹x系統(tǒng)設(shè)計(jì)與藥液溫度控制研究[D];上海交通大學(xué);2015年

2 付艷玲;腹腔溫?zé)峄焹x系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真分析[D];上海交通大學(xué);2011年

3 王墨飛;絲裂霉素術(shù)中腹腔溫?zé)峄煂?duì)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(xué);2007年

4 張馳;順鉑腹腔溫?zé)峄煂?duì)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(xué);2006年

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本文編號(hào):1050377


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