本文關(guān)鍵詞：冷熱循環(huán)腫瘤治療設(shè)備的控制系統(tǒng)工程化設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

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【摘要】：腫瘤是常見的疾病,分良性腫瘤和惡性腫瘤。其中惡性腫瘤被稱作癌癥,占近年來我國(guó)居民主要疾病的死亡原因的近30%,并且全球癌癥病例呈現(xiàn)迅猛增長(zhǎng)態(tài)勢(shì),對(duì)腫瘤的預(yù)防、有效治療變得越來越重要,然而目前的腫瘤治療設(shè)備主要以單冷、單熱的技術(shù)為主,存在單熱易產(chǎn)生局部高溫、單冷對(duì)不致密的病灶殺傷薄弱的缺陷,而冷、熱循環(huán)微創(chuàng)治療在綜合了兩者的優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)又避免了單一技術(shù)的局限性,使得此技術(shù)在腫瘤治療上有著潛在的應(yīng)用前景�；谏鲜霈F(xiàn)狀,本文針對(duì)實(shí)質(zhì)性腫瘤的治療,研制一種利用高、低溫循環(huán)技術(shù)的治療控制系統(tǒng)。具體的,本文首先從冷療的發(fā)展入手,分析了制冷技術(shù)和冷熱交替治療,進(jìn)而確定本文的制冷技術(shù)與治療方案,即采用冷熱一體化治療方案,選液氮作為制冷劑、熱空氣作為制熱工質(zhì);然后,對(duì)冷熱循環(huán)下生物學(xué)破壞機(jī)理作了詳盡的闡述,據(jù)此確定本文所設(shè)計(jì)的腫瘤治療設(shè)備的參數(shù)設(shè)定、實(shí)施方案與控制技術(shù);隨后,改善冷熱刀、設(shè)計(jì)合理的冷熱傳輸管路模型、結(jié)合微細(xì)管中的氣液流動(dòng)與傳熱特性進(jìn)行相關(guān)數(shù)值計(jì)算;最后,實(shí)現(xiàn)以MSP430F149微控制器為核心的控制系統(tǒng),并完成樣機(jī)的設(shè)計(jì)與系統(tǒng)測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明,選用液氮作為制冷工質(zhì),熱空氣作為熱源設(shè)計(jì)的腫瘤治療設(shè)備,在冷凍循環(huán)中,刀頭溫度≤-100℃,刀桿、刀柄溫度在0-37℃內(nèi),對(duì)離體豬肝組織冷凍后形成的最大凍結(jié)面區(qū)域約為52mm;在復(fù)溫循環(huán)中,刀頭溫度≥45℃,刀桿、刀柄溫度在0-37℃內(nèi)。冷熱循環(huán)中,刀頭的實(shí)際溫度最低可達(dá)-174℃,最高可達(dá)55℃�？傊�,本文通過對(duì)壓力、冷量和溫度的控制為液氮腫瘤治療設(shè)備提供了有效的冷熱循環(huán)控制系統(tǒng),為破壞腫瘤、治療惡性腫瘤提供了新的平臺(tái),且具有成本低、環(huán)保等特點(diǎn),有著較高的市場(chǎng)應(yīng)用價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：冷熱刀 液氮 控制系統(tǒng) 溫度
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：R197.39;TP273
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1 緒論8-16
• 1.1 引言8-9
• 1.2 低溫冷療的發(fā)展現(xiàn)狀9-11
• 1.2.1 主要的制冷技術(shù)9-10
• 1.2.2 冷療的發(fā)展10-11
• 1.3 腫瘤冷熱交替治療11-12
• 1.4 本文的主要內(nèi)容與工作重點(diǎn)12-13
• 1.5 論文規(guī)劃13-16
• 2 理論基礎(chǔ)16-20
• 2.1 治療機(jī)理16-17
• 2.2 冷熱治療原則17
• 2.3 參數(shù)設(shè)定17-18
• 2.4 整體思路18-20
• 3 冷熱刀與冷熱傳送系統(tǒng)20-28
• 3.1 冷熱刀的設(shè)計(jì)20
• 3.2 冷熱傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)20-24
• 3.2.1 冷熱傳輸模型設(shè)計(jì)20-23
• 3.2.2 主要元器件23-24
• 3.3 制冷量及其消融熱量的計(jì)算24-28
• 3.3.1 冰球直徑25
• 3.3.2 冰球消融需要熱量的計(jì)算25-28
• 4 控制系統(tǒng)的工程化實(shí)現(xiàn)28-56
• 4.1 控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)28-29
• 4.1.1 設(shè)計(jì)分析28
• 4.1.2 總體設(shè)計(jì)28-29
• 4.2 硬件設(shè)計(jì)29-44
• 4.2.1 控制芯片的選型與介紹29-31
• 4.2.2 MSP430F149 最小系統(tǒng)電路31-32
• 4.2.3 電源電路32-34
• 4.2.4 溫度采集電路34-36
• 4.2.5 壓力采集電路36-38
• 4.2.6 控制執(zhí)行電路38-40
• 4.2.7 JTAG接口電路40-41
• 4.2.8 FYD708048256 液晶顯示模塊41-42
• 4.2.9 電路板制作42-44
• 4.3 程序設(shè)計(jì)44-50
• 4.3.1 開發(fā)環(huán)境44-45
• 4.3.2 主控程序設(shè)計(jì)45-46
• 4.3.3 溫度采集46-47
• 4.3.4 壓力處理47-48
• 4.3.5 顯示程序48-50
• 4.4 樣機(jī)設(shè)計(jì)與制作50-52
• 4.5 實(shí)驗(yàn)裝置52-56
• 4.5.1 實(shí)驗(yàn)裝置的安裝52-54
• 4.5.2 操作流程54-56
• 5 系統(tǒng)測(cè)試與初步試驗(yàn)56-66
• 5.1 壓力測(cè)試56-59
• 5.1.1 PCB壓力模塊測(cè)試56
• 5.1.2 冷量傳輸壓力測(cè)試56-59
• 5.2 溫度測(cè)試59-62
• 5.2.1 PCB溫度模塊測(cè)試59-60
• 5.2.2 測(cè)試點(diǎn)溫度測(cè)試60-62
• 5.3 系統(tǒng)測(cè)試62-64
• 5.4 主要結(jié)果及討論64-66
• 6 總結(jié)與展望66-68
• 6.1 總結(jié)66-67
• 6.2 展望67-68
• 致謝68-70
• 參考文獻(xiàn)70-74
• 附錄74-78

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