本文關(guān)鍵詞：血液體外循環(huán)治療儀改進研究

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【摘要】：隨著老齡化人口的增多,高血壓、糖尿病、內(nèi)風(fēng)濕等老年常見病的發(fā)生率逐年增加。因這些常見病引起的腎衰竭也呈現(xiàn)出高增長勢態(tài),作為治療腎臟病的常用醫(yī)療器械——血液體外循環(huán)治療儀,它控制的穩(wěn)定性和安全性能是決定廣大患者選擇血液凈化治療手段的一個重要因素。隨著儀器自動化與生物材料相關(guān)研究的不斷推動,血液體外循環(huán)治療儀朝著穩(wěn)定,安全,人性化,生理關(guān)懷的方向發(fā)展。本文介紹了血液凈化學(xué)的基本分類與研究進展,闡述了各個凈化治療模式的原理與應(yīng)用,針對血液凈化設(shè)備研究的進展與不足提出了主要的改進方案。根據(jù)設(shè)備的功能與模塊的劃分介紹文中軟硬件設(shè)計的思路與流程。介紹了根據(jù)步進電機細分技術(shù)設(shè)計的動力驅(qū)動部分。文中使用的傳感器數(shù)量較多,硬件模塊介紹以AD7799為主要轉(zhuǎn)換芯片的數(shù)據(jù)采集模塊,模塊抗干擾設(shè)計,STM32的SPI控制,Jlink下載程序接口等。氣泡檢測部分根據(jù)本文的應(yīng)用要求,設(shè)計了氣泡傳感器與電磁閥聯(lián)合阻止氣泡進入人體的裝置,數(shù)據(jù)處理部分都使用了AD7799采集模塊。透析中血液溫度控制方案基于近年來比較熱門的“生理性透析”概念提出,根據(jù)使用超過人體血液溫度的透析液凈化將會提高凈化后人體血液溫度,帶來低血壓并發(fā)癥的風(fēng)險這一原理,設(shè)計能根據(jù)患者有無低血壓病史,合理設(shè)定血液透析加熱部分的溫度,降低低血壓并發(fā)癥的產(chǎn)生的風(fēng)險。設(shè)計抗干擾能力強的485分模塊多點通信,使用Modbus?RTU通信協(xié)議模式,能根據(jù)上位機命令解析,控制動力部分與監(jiān)控模塊部分,實現(xiàn)對硬件模塊的監(jiān)控與讀寫操作,提高通信的可靠程度。整個硬件模塊使用了u C/0S???系統(tǒng)進行任務(wù)的調(diào)度,使每一個任務(wù)都能實時有序的進行,單個模塊均使用STM32控制,AD數(shù)據(jù)采集使用SPI通信控制,對所采集的數(shù)據(jù)使用了中值濾波和滑動平均濾波,提高了AD的抗干擾能力和系統(tǒng)的安全可靠性。系統(tǒng)分模塊實驗結(jié)果表明,數(shù)據(jù)穩(wěn)定性良好,符合血液體外循環(huán)治療儀的使用要求。通用的AD轉(zhuǎn)換,上位機通過485總線分模塊控制下位機硬件,確保在發(fā)生故障時能夠以最快速度切斷危險源。溫度控制能夠降低因血液凈化造成的并發(fā)癥,提高血液凈化設(shè)備的安全性能和治療過程的人性化,維護患者的生命安全。
【關(guān)鍵詞】：血液凈化 AD數(shù)據(jù)采集 modbus通信
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH789
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-9
• 1 緒論9-17
• 1.1 課題研究背景9-10
• 1.2 血液凈化模式簡介10-11
• 1.3 血液凈化國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀11-13
• 1.3.1 國外發(fā)展現(xiàn)狀11-12
• 1.3.2 國內(nèi)血液透析發(fā)展現(xiàn)狀12-13
• 1.4 課題研究的目的以及意義13-14
• 1.5 課題研究的內(nèi)容以及結(jié)構(gòu)14-17
• 2 技術(shù)方案與關(guān)鍵技術(shù)研究17-21
• 2.1 血液凈化體外循環(huán)治療儀簡介17
• 2.2 治療系統(tǒng)改進方案17-21
• 2.2.1 監(jiān)控改進方案設(shè)計18-19
• 2.2.2 監(jiān)控參數(shù)的范圍設(shè)定19-21
• 3 硬件設(shè)計21-45
• 3.1 動力系統(tǒng)設(shè)計21-28
• 3.1.1 泵的選擇21-22
• 3.1.2 硬件設(shè)計方案22-23
• 3.1.3 PWM原理與應(yīng)用23-25
• 3.1.4 控制器MCU簡介25-26
• 3.1.5 驅(qū)動方案設(shè)計26-28
• 3.2 血液管路壓力采集單元設(shè)計28-37
• 3.2.1 硬件總體結(jié)構(gòu)簡介28
• 3.2.2 傳感器的選型28-30
• 3.2.3 AD轉(zhuǎn)換芯片簡介30-31
• 3.2.4 AD轉(zhuǎn)換設(shè)計簡介31-32
• 3.2.5 AD芯片電路設(shè)計32
• 3.2.6 參考電壓電路設(shè)計32-34
• 3.2.7 電壓轉(zhuǎn)換電路設(shè)計34-35
• 3.2.8 主控芯片的小系統(tǒng)電路35
• 3.2.9 程序下載電路35-37
• 3.3 氣泡檢測模塊37-39
• 3.3.1 氣泡檢測方式對比37
• 3.3.2 氣泡檢測模塊電路設(shè)計37-39
• 3.4 漏血傳感器39-40
• 3.4.1 漏血模塊簡介39
• 3.4.2 漏血采集參數(shù)設(shè)定39-40
• 3.5 血液加熱單元40-45
• 3.5.1 加熱單元的設(shè)計方案41
• 3.5.2 血液加熱單元功能與結(jié)構(gòu)設(shè)計41-42
• 3.5.3 DS18B20溫度采集42-43
• 3.5.4 加熱單元電路設(shè)計43-45
• 4 485通信單元45-57
• 4.1 通信的分類45
• 4.2 485通信原理45-46
• 4.3 485通信模式46-47
• 4.4 485通信協(xié)議對比47-50
• 4.4.1 ASCII數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議簡介47-48
• 4.4.2 RTU數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議簡介48-50
• 4.5 485通信電路設(shè)計50-51
• 4.6 485通信校驗51-52
• 4.6.1 CRC校驗52
• 4.7 485模塊通信應(yīng)用協(xié)議52-57
• 5 軟件控制與u C/ OS ?Ⅱ任務(wù)分配57-71
• 5.1 u C/ OS ?Ⅱ系統(tǒng)簡介57
• 5.2 u C/ OS ?Ⅱ任務(wù)分布以及任務(wù)結(jié)構(gòu)57-58
• 5.3 任務(wù)調(diào)度規(guī)則58-59
• 5.4 動力部分控制59-63
• 5.5 加熱單元控制63-64
• 5.6 AD數(shù)據(jù)采集控制64-68
• 5.7 循環(huán)治療運行任務(wù)調(diào)度68-70
• 5.8 系統(tǒng)整體調(diào)度70-71
• 6 總結(jié)與展望71-73
• 6.1 總結(jié)71
• 6.2 展望71-73
• 致謝73-75
• 參考文獻75-81
• 附錄81
• A. 作者在攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文目錄81
• B. 作者在攻讀學(xué)位期間取得的科研項目目錄81

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本文編號：664843