【摘要】：目前,肺癌作為一種高危性惡性腫瘤,其死亡率已居于各類腫瘤之首。肺癌早期檢測可以在很大程度上提高患者的生存率,但目前臨床上仍然缺少快速和低成本的肺癌早期檢測儀器。人體的呼吸氣體中含有一部分與自身是否患有肺癌存在緊密聯(lián)系的物質,可將其當作檢測肺癌的標志物。這種基于傳感技術的呼吸氣體檢測方法,由于其具有響應迅速、高敏感性、價格便宜等優(yōu)點,有希望實現(xiàn)肺癌的早期檢測,進而提高肺癌患者的生存率。傳統(tǒng)儀器在無參考機情況下的開發(fā)步驟為:基礎性研究、制作原理樣機、設計生產(chǎn)機。原理樣機設計一般采用自頂向下的方法,主要專注于電氣、機械部分的功能設計,即電氣機械方案、模塊劃分、參數(shù)計算、器件選型等。對有的開發(fā)過程來說,如果原型機結構簡單明確或已具有初步參考原型機或是儀器本身的結構設計會影響到儀器的精度,那么就需要將結構設計納入到儀器設計之初來進行整體考慮。針對本文設計的肺癌呼吸檢測儀,結構設計會影響檢測精度、功能實現(xiàn)、開發(fā)效率以及市場前景,所以本文在設計初期將結構設計考慮在內(nèi),采用自頂向下的設計方法,首先對儀器的結構進行設計,能夠大大地縮短整個儀器的開發(fā)周期,最終將儀器功能完美呈現(xiàn)。另外拋開肺癌呼吸檢測儀本身來說,這種設計方法能夠為其它儀器的開發(fā)提供一些參考,這對促進現(xiàn)代儀器的快速發(fā)展具有十分重要的現(xiàn)實意義。針對相關的設計要求,本文的主要工作包括以下幾個方面:一、根據(jù)功能需求,設計了肺癌呼吸檢測儀的外形結構。提出了由結構設計開始的儀器開發(fā)的優(yōu)點,梳理了儀器的總體結構設計流程,并將外觀造型設計方法中的人機工程學、造型學、色彩學、材料學等不同學科運用到肺癌呼吸檢測儀的外型造型設計中,完成了肺癌呼吸檢測儀外形結構的建模及加工。二、分析了肺癌呼吸氣體檢測的過程,總結出檢測儀在設計過程中需滿足的要求以及課題組前期研究出的肺癌檢測系統(tǒng)存在的不足,對氣路結構進行了優(yōu)化設計,以呼出氣體檢測模塊為中心,簡化了氣路設計。并針對現(xiàn)有肺癌檢測系統(tǒng)中反應氣室密閉性較差以及取放卟啉傳感器芯片不方便等問題,對反應氣室進行了優(yōu)化設計;針對現(xiàn)有肺癌檢測系統(tǒng)中不能對攝像頭進行微調(diào)等問題,設計了一種可以對攝像頭多個方向進行調(diào)節(jié)的裝置,提高了儀器檢測的準確性;針對現(xiàn)有肺癌檢測系統(tǒng)中不能解決微型氣泵振動等問題,設計了一種微型氣泵減振器,提高了檢測結果的穩(wěn)定性。三、根據(jù)檢測儀的整體結構及其功能需求,采用了上下位機式結構的硬件電路設計。上位機以Tiny6410為主控平臺,進行圖像采集、圖像處理、特征信息提取、目標模板匹配識別、結果分析以及控制整個下位機硬件系統(tǒng)的相應動作。下位機硬件控制系統(tǒng)以PIC16F877A單片機為控制核心,針對下位機控制系統(tǒng)中不同的動作和功能要求,設計了包括預檢測溫度控制模塊、溫濕度監(jiān)測模塊、電源模塊、微型氣泵調(diào)速及電磁閥調(diào)節(jié)氣流方向模塊、氣體檢測模塊以及通信模塊等在內(nèi)的一整套下位機硬件控制系統(tǒng)。根據(jù)各個硬件模塊的具體功能要求和檢測流程,在MPLAB軟件環(huán)境中完成了整個下位機控制系統(tǒng)的程序編寫。包括預檢測溫度控制程序,微型氣泵調(diào)速程序,溫濕度監(jiān)測模塊程序等。四、對儀器中各個主要功能模塊的工作性能和主要參數(shù)分別進行了測試,然后以某種肺癌呼吸氣體中的特征氣體作為檢測對象,對裝配好的整個儀器進行了效果測試,最后通過大量的實驗數(shù)據(jù),建立了測試匹配模板。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TH789

【參考文獻】

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本文編號：2339821