本文關(guān)鍵詞：組織工程軟骨體外培養(yǎng)與調(diào)控系統(tǒng)開發(fā)

  更多相關(guān)文章： 組織工程 軟骨 生物反應(yīng)器 虛擬儀器 嵌入式系統(tǒng)

【摘要】：組織工程作為一門新興技術(shù)在體外培養(yǎng)構(gòu)建人體軟骨組織方面取得了相當(dāng)多的科研成果。然而，通過研究分析發(fā)現(xiàn)：構(gòu)建的組織工程人體軟骨存在手工操作培養(yǎng)，批次之間質(zhì)量和安全難以控制，力學(xué)性能差，構(gòu)建的軟骨形態(tài)不規(guī)則等問題。所以，開發(fā)一套體外培養(yǎng)與調(diào)控組織工程軟骨生物反應(yīng)器系統(tǒng)就成為迫切需要解決的問題；最近的研究發(fā)現(xiàn)：力學(xué)刺激在軟骨細(xì)胞的生長和分化中起到了重要的作用，，為開發(fā)組織工程軟骨生物反應(yīng)器系統(tǒng)提供了重要的理論基礎(chǔ)。通過文獻(xiàn)查詢發(fā)現(xiàn)：目前針對組織工程軟骨的生物反應(yīng)器存在施加力學(xué)刺激的形式不全面，調(diào)控系統(tǒng)不完善等問題，無法構(gòu)建培養(yǎng)組織工程軟骨組織。因此，本文針對人關(guān)節(jié)軟骨和人耳廓軟骨，開發(fā)兩套組織工程軟骨生物反應(yīng)器，具體研究工作如下： （1）針對關(guān)節(jié)軟骨，分析了關(guān)節(jié)軟骨的運(yùn)動力學(xué)性能，提出了基于擺動與壓應(yīng)力結(jié)合的關(guān)節(jié)軟骨培養(yǎng)模式，提出了組織工程關(guān)節(jié)軟骨培養(yǎng)過程中摩擦系數(shù)的測量方法，完成了組織工程關(guān)節(jié)軟骨生物反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制作；并針對組織工程關(guān)節(jié)軟骨反應(yīng)器的摩擦系數(shù)測量精度，對整個反應(yīng)器進(jìn)行了系統(tǒng)誤差的測量與分析，并提出了減小誤差方法； （2）基于嵌入式系統(tǒng)開發(fā)了組織工程關(guān)節(jié)軟骨生物反應(yīng)器調(diào)控系統(tǒng)，完成了控制軟件和以ARM芯片為核心的硬件電路并進(jìn)行了調(diào)試，針對組織工程關(guān)節(jié)軟骨摩擦系數(shù)的測量，開發(fā)了針對摩擦系數(shù)數(shù)據(jù)的處理與分析軟件； （3）針對人耳廓軟骨，通過建立人耳廓軟骨的三維模型與力學(xué)仿真分析，確定組織工程人耳廓軟骨的最佳施力與調(diào)控方案，完成了組織工程人耳廓軟骨生物反應(yīng)器整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； （4）采用虛擬儀器技術(shù)開發(fā)了組織工程人耳廓軟骨生物反應(yīng)器數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)；采用C/C++技術(shù)編寫了模糊PID智能控制算法，并將其封裝在虛擬儀器程序中，實(shí)現(xiàn)了組織工程人耳廓軟骨生物反應(yīng)器力學(xué)調(diào)控培養(yǎng)的智能控制，采用細(xì)胞自動機(jī)算法，完成了對人耳廓軟骨培養(yǎng)狀況的計(jì)算機(jī)仿真模擬。總之，本文開發(fā)完成了組織工程人關(guān)節(jié)軟骨生物反應(yīng)器的設(shè)計(jì)、加工與控制系統(tǒng)軟硬件調(diào)試，完成了組織工程人耳廓軟骨生物反應(yīng)器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與控制系統(tǒng)軟硬件調(diào)試，為下一步進(jìn)行組織工程人關(guān)節(jié)軟骨和人耳廓軟骨體外培養(yǎng)打下了基礎(chǔ)，對于組織工程軟骨研究和進(jìn)入臨床應(yīng)用具有極其重要的意義。
【關(guān)鍵詞】：組織工程 軟骨 生物反應(yīng)器 虛擬儀器 嵌入式系統(tǒng)
【學(xué)位授予單位】：杭州電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：R318.6
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-14
• 1.1 研究背景10
• 1.2 組織工程軟骨及其生物反應(yīng)器的發(fā)展10-13
• 1.2.1 目前軟骨修復(fù)技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r10-11
• 1.2.2 力學(xué)因素在組織工程技術(shù)上的發(fā)展11-12
• 1.2.3 生物反應(yīng)器的發(fā)展12-13
• 1.3 本文研究目的13-14
• 第2章 組織工程關(guān)節(jié)軟骨生物反應(yīng)器系統(tǒng)14-30
• 2.1 關(guān)節(jié)軟骨形態(tài)體外培養(yǎng)與調(diào)控系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)14
• 2.2 關(guān)節(jié)軟骨生物反應(yīng)器開發(fā)14-18
• 2.2.1 關(guān)節(jié)軟骨生物反應(yīng)器工作原理14-17
• 2.2.2 關(guān)節(jié)軟骨生物反應(yīng)器設(shè)計(jì)17-18
• 2.3 關(guān)節(jié)軟骨生物反應(yīng)器監(jiān)控軟件開發(fā)18-25
• 2.3.1 嵌入式系統(tǒng) ARM 芯片工作的程序原理及參數(shù)控制18-23
• 2.3.2 嵌入式系統(tǒng) ARM 顯示界面23-25
• 2.4 關(guān)節(jié)軟骨生物反應(yīng)器數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)開發(fā)25-29
• 2.4.1 MFC 簡介25-26
• 2.4.2 關(guān)節(jié)軟骨生物反應(yīng)器數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)26-29
• 2.4.3 軟件功能實(shí)現(xiàn)29
• 2.5 本章小結(jié)29-30
• 第3章 組織工程關(guān)節(jié)軟骨生物反應(yīng)器系統(tǒng)誤差分析30-36
• 3.1 誤差的介紹30-31
• 3.1.1 隨機(jī)誤差30
• 3.1.2 系統(tǒng)誤差30-31
• 3.2 系統(tǒng)組裝調(diào)試與誤差分析31-35
• 3.2.1 系統(tǒng)組裝31-34
• 3.2.2 誤差處理34-35
• 3.3 本章小結(jié)35-36
• 第4章 人耳廓軟骨形態(tài)體外培養(yǎng)與調(diào)控系統(tǒng)36-50
• 4.1 人耳廓軟骨生物反應(yīng)器設(shè)計(jì)36-38
• 4.2 人耳廓軟骨生物反應(yīng)器數(shù)據(jù)采集38-42
• 4.2.1 數(shù)據(jù)采集的方法選擇38-39
• 4.2.2 人耳廓軟骨生物反應(yīng)器參數(shù)控制39-42
• 4.3 人耳廓軟骨生物反應(yīng)器監(jiān)控軟件開發(fā)42-49
• 4.3.1 Labview 簡介42-43
• 4.3.2 Labview 數(shù)據(jù)采集43-49
• 4.3.3 軟件功能實(shí)現(xiàn)49
• 4.4 本章小結(jié)49-50
• 第5章 人耳廓軟骨生物反應(yīng)器監(jiān)控軟件的核心算法50-62
• 5.1 算法簡介50
• 5.2 人耳廓軟骨外部整體壓力控制算法50-54
• 5.3 細(xì)胞自動機(jī)控制算法54-61
• 5.3.1 細(xì)胞自動機(jī)算法簡介54-55
• 5.3.2 模型建立55-56
• 5.3.3 實(shí)驗(yàn)?zāi)M方法56-57
• 5.3.4 實(shí)驗(yàn)?zāi)M結(jié)果57-61
• 5.4 本章小結(jié)61-62
• 第6章 總結(jié)與展望62-64
• 致謝64-65
• 參考文獻(xiàn)65-71
• 附錄71

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：861371