本文關(guān)鍵詞：無(wú)線供能彈性縮放式人工肛門括約肌系統(tǒng)研究

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【摘要】：肛門失禁嚴(yán)重影響患者的正常生活,嚴(yán)重的肛門失禁患者常采用腸造口術(shù),但腸造口給患者帶來(lái)沉重的生理與心理負(fù)擔(dān)。尋找替代腸造口術(shù)的治療方式,一直是研究的難點(diǎn)與熱點(diǎn),人工肛門括約肌研究在這樣背景下應(yīng)運(yùn)而生。但現(xiàn)有的人工肛門括約肌在假體結(jié)構(gòu)、控制方式、便意重建、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等方面存在諸多缺點(diǎn),設(shè)計(jì)符合植入要求的人工肛門括約肌系統(tǒng)成為醫(yī)工結(jié)合學(xué)科的重要研究?jī)?nèi)容。本文依托國(guó)家自然基金(NO.31170968),結(jié)合課題組多年的研究成果,開展了無(wú)線供能彈性縮放式人工肛門括約肌系統(tǒng)(Elastic Scaling of Artificial Anal Sphincter System,ES-AASS)研究。本文的研究?jī)?nèi)容主要有以下幾點(diǎn)。1.對(duì)水囊式人工肛門括約肌系統(tǒng)(Artificial Anal Sphincter System,AASS)進(jìn)行了植入式活體動(dòng)物實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)動(dòng)物為兩只比格犬,實(shí)驗(yàn)時(shí)間為7周。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,系統(tǒng)的有效性、安全性得到驗(yàn)證,同時(shí)系統(tǒng)存在的不足主要有以下三點(diǎn):首先系統(tǒng)植入時(shí)需要進(jìn)行腸吻合術(shù),對(duì)實(shí)驗(yàn)對(duì)象造成一定傷害影響實(shí)驗(yàn)效果,研制無(wú)需直腸吻合術(shù)的假體是本文重點(diǎn)之一;其次系統(tǒng)的“便意”提取不穩(wěn)定,“便意”采集模塊有待優(yōu)化;最后在充電過(guò)程,系統(tǒng)出現(xiàn)工作不穩(wěn)定的情況,研制在充電過(guò)程中能夠保證植入式系統(tǒng)穩(wěn)定工作的無(wú)線能量傳輸系統(tǒng)(Wireless Energy Transmission,WET),也是本文的關(guān)鍵內(nèi)容之一。2.設(shè)計(jì)新型彈性縮放式人工肛門括約肌假體。從總體結(jié)構(gòu)而言,彈性縮放式假體無(wú)需水囊式假體包含的水泵與儲(chǔ)液囊袋,有效減少系統(tǒng)的復(fù)雜度與總體質(zhì)量,并杜絕水囊式假體滲漏現(xiàn)象。同時(shí)假體設(shè)計(jì)了擰合機(jī)構(gòu),植入時(shí)無(wú)需進(jìn)行直腸吻合術(shù)。3.根據(jù)新式假體,改進(jìn)體內(nèi)控制電路設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)多路壓力采集電路,用于更準(zhǔn)確提取“便意”;加入溫度測(cè)量模塊,實(shí)時(shí)測(cè)量無(wú)線能量傳輸過(guò)程中,體內(nèi)接收線圈的溫度,并控制充電強(qiáng)度使溫度在安全范圍內(nèi)。4.設(shè)計(jì)穩(wěn)定性更好的無(wú)線能量接收模塊:設(shè)計(jì)以BQ24072為核心的電源管理芯片,有效解決電池充電過(guò)程中肛門括約肌系統(tǒng)不能穩(wěn)定工作的問題,為系統(tǒng)提供穩(wěn)定的能量供應(yīng)。5.研究無(wú)線能量傳輸系統(tǒng),以提高傳輸效率與系統(tǒng)穩(wěn)定性為優(yōu)化目標(biāo)進(jìn)行研究與實(shí)驗(yàn)。分析頻率分叉現(xiàn)象,并以調(diào)節(jié)等效負(fù)載的方式,避免頻率分叉現(xiàn)象發(fā)生。在線圈結(jié)構(gòu)方面進(jìn)行優(yōu)化:采用多股litz線代替漆包銅線,有效減小趨膚效應(yīng);選用較優(yōu)litz線線徑與股數(shù),并設(shè)計(jì)接收線圈的內(nèi)外徑之比,提高了接收效率。大量實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本文設(shè)計(jì)的WET系統(tǒng)最優(yōu)傳輸效率達(dá)81.7%。6.開展針對(duì)ES-AASS的離體實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了整套系統(tǒng)的功能有效性與穩(wěn)定性,得到初步的控便壓力閾值,驗(yàn)證了“便意”提取可行性。
【關(guān)鍵詞】：肛門失禁 彈性縮放式人工肛門括約肌 無(wú)線能量傳輸 頻率分叉 動(dòng)物實(shí)驗(yàn)
【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)】：TH77
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 緒論11-26
• 1.1 課題研究背景與意義11-12
• 1.2 排便相關(guān)知識(shí)12-17
• 1.2.1 排便相關(guān)生理結(jié)構(gòu)知識(shí)12-14
• 1.2.2 排便過(guò)程14-15
• 1.2.3 肛門失禁的傳統(tǒng)治療方法15-17
• 1.3 人工肛門括約肌的研究現(xiàn)狀17-23
• 1.3.1 臨床運(yùn)用的人工肛門括約肌17-21
• 1.3.2 實(shí)驗(yàn)階段的人工肛門括約肌系統(tǒng)21-23
• 1.4 本文研究?jī)?nèi)容23-24
• 1.5 論文的組織結(jié)構(gòu)24-26
• 第二章 系統(tǒng)方案與假體研究緒論26-40
• 2.1 人工肛門括約肌系統(tǒng)26-27
• 2.2 系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)27-29
• 2.3 仿生式括約肌假體設(shè)計(jì)29-39
• 2.3.1 水囊式人工肛門括約肌假體29-31
• 2.3.2 彈性縮放式人工肛門括約肌假體31-35
• 2.3.3 多關(guān)節(jié)指扣式人工肛門括約肌假體35-39
• 2.3.4 括約肌假體總結(jié)39
• 2.4 本章小結(jié)39-40
• 第三章 反饋式控制系統(tǒng)研究40-47
• 3.1 括約肌控制系統(tǒng)研究40-41
• 3.2 體外控制子系統(tǒng)41-42
• 3.3 體內(nèi)控制子系統(tǒng)42-44
• 3.3.1 體內(nèi)微控制器與無(wú)線通訊42-43
• 3.3.2 壓力檢測(cè)、溫度采集與“便意”重建43-44
• 3.4 系統(tǒng)軟件架構(gòu)44-46
• 3.4.1 體外控制子系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)44-45
• 3.4.2 體內(nèi)控制子系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)45-46
• 3.5 本章小結(jié)46-47
• 第四章 無(wú)線能量傳輸系統(tǒng)47-67
• 4.1 基于電磁耦合的無(wú)線能量研究47-48
• 4.2 無(wú)線供能系統(tǒng)設(shè)計(jì)48-52
• 4.2.1 DC-AC全橋逆變發(fā)射電路48-50
• 4.2.2 接收電路50-52
• 4.3 無(wú)線供能系統(tǒng)理論研究52-58
• 4.3.1 WET系統(tǒng)模型52-55
• 4.3.2 頻率分叉現(xiàn)象研究55-58
• 4.4 WET系統(tǒng)線圈優(yōu)化研究58-66
• 4.4.1 銅線與litz線對(duì)比59-61
• 4.4.2 不同線徑litz線對(duì)比61-63
• 4.4.3 不同內(nèi)外徑之比的線圈對(duì)比63-66
• 4.5 本章小結(jié)66-67
• 第五章 系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)67-76
• 5.1 AASS動(dòng)物實(shí)驗(yàn)67-72
• 5.1.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容67-70
• 5.1.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析70-72
• 5.2 ES-AASS離體實(shí)驗(yàn)72-75
• 5.2.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容73-74
• 5.2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析74-75
• 5.3 本章小結(jié)75-76
• 第六章 總結(jié)與展望76-79
• 6.1 主要工作與創(chuàng)新點(diǎn)76-77
• 6.2 后續(xù)工作與展望77-79
• 參考文獻(xiàn)79-82
• 致謝82-83
• 攻讀碩士期間已發(fā)表或錄用的論文83-84
• 攻讀碩士期間已申請(qǐng)的專利84-85
• 附件85

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本文編號(hào)：922071