本文關(guān)鍵詞：基于激光CCD傳感器的藥物洗脫支架涂層厚度測量系統(tǒng)研究

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【摘要】：隨著生活水平的提高,心血管疾病成為嚴重危害人類健康的疾病之一。藥物洗脫支架是一種用于治療心血管疾病的植入式醫(yī)療器械,已經(jīng)被廣泛應用于臨床。與傳統(tǒng)血管支架相比,它的突出優(yōu)勢是能防止術(shù)后血管再狹窄。藥物洗脫支架多采用聚合物載藥的方式,在表面涂有一層幾十至一百多微米厚度的載藥聚合物。通過聚合物緩慢釋放藥物的方法來阻止支架內(nèi)組織增生,從而達到防止術(shù)后血管再狹窄的目的。研究表明藥物洗脫支架表面的載藥聚合物涂層厚度和分布情況對控制藥物的釋放速度和持續(xù)時間影響巨大,必須加以嚴格控制。然而,目前常見的對涂層厚度的測量方法比較復雜,而且部分方法是破壞性的。本文研究了一種基于激光CCD傳感器的非接觸式的藥物洗脫支架涂層厚度測量系統(tǒng),測量速度較快,分辨率較高,操作簡單,自動化程度高,對支架本身不造成破壞,滿足藥物洗脫支架涂層厚度測量的需求。該測量系統(tǒng)采用了激光三角法測量原理,激光照射在被測物面上形成的光點漫反射后,由物鏡聚焦在CCD上,經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換和DSP處理后轉(zhuǎn)換成被測對象的實際位移值。整個系統(tǒng)的硬件由感測頭、主控板和顯示操作面板三部分組成。感測頭包含激光二極管驅(qū)動模塊、亮度自適應調(diào)節(jié)模塊、CPLD、CCD驅(qū)動模塊以及基于程控放大器的信號處理模塊等。主控板包含DSP、存儲模塊、高速AD、FIFO、串口通信模塊、系統(tǒng)電源等。顯示操作面板包含一片CH452,用來驅(qū)動按鍵、數(shù)碼管和LED。本文詳細敘述了各硬件模塊的設計原理和實現(xiàn)方法,并制作了PCB實物。在軟件方面,本文首先討論了基于Verilog HDL語言的CPLD編程方法,使CPLD能按要求調(diào)節(jié)激光亮度,產(chǎn)生CCD驅(qū)動脈沖。其次,本文討論了基于C語言和CCS3.3的DSP編程方法,闡述了本系統(tǒng)中DSP程序各模塊的功能以及軟件流程。最后討論了基于VB語言的上位機軟件功能以及軟件流程。本測量系統(tǒng)的特點是采用含7500個有效像元的高像素線陣CCD作為激光檢測器,有效提高系統(tǒng)分辨率。提供了低速測量和高速測量兩種模式供用戶選擇,低速測量模式適合準靜態(tài)物體,高速測量模式適合移動的物體。采用了程控放大器和激光亮度自適應調(diào)節(jié)模塊,使系統(tǒng)可以適應更多測量環(huán)境。實驗過程中,先對本系統(tǒng)的各個硬件模塊的功能進行調(diào)試和驗證。在確保每個模塊都能工作后,搭建完整的測量系統(tǒng)。然后利用一個自制的測試平臺對模擬的藥物洗脫支架涂層厚度進行測量。對多組數(shù)據(jù)的分析結(jié)果表明,本系統(tǒng)能測出涂層的厚度變化,數(shù)據(jù)較準確。接著對真實的藥物洗脫支架的涂層進行了測量,實驗結(jié)果表明激光CCD傳感器可應用于藥物洗脫支架的涂層厚度測量。最后討論了一種用于制作藥物洗脫支架的操作臺的結(jié)構(gòu),該操作臺中包含了本課題研究的測量系統(tǒng),因此可以在藥物洗脫支架的制作過程中實時測量涂層厚度。
【關(guān)鍵詞】：藥物洗脫支架 激光 CCD 非接觸測量 DSP
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：R318.08;R54
【目錄】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-10
• 1 緒論10-18
• 1.1 引言10
• 1.2 課題的研究背景和意義10-12
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-15
• 1.4 本文主要內(nèi)容及結(jié)構(gòu)15-18
• 1.4.1 主要內(nèi)容15-16
• 1.4.2 文章結(jié)構(gòu)16-18
• 2 測量原理與系統(tǒng)設計18-24
• 2.1 光路設計18-20
• 2.1.1 直射式激光三角測量法18-19
• 2.1.2 斜射式激光三角測量法19-20
• 2.1.3 光路選擇20
• 2.2 感測頭結(jié)構(gòu)設計20-22
• 2.3 系統(tǒng)總體設計22-24
• 3 硬件設計24-52
• 3.1 感測頭硬件設計24-32
• 3.1.1 線陣CCD的選擇24-26
• 3.1.2 基于CPLD的控制電路26-28
• 3.1.3 激光驅(qū)動及亮度自適應調(diào)節(jié)電路28-30
• 3.1.4 信號預處理電路30-32
• 3.2 主控板硬件設計32-44
• 3.2.1 高速AD轉(zhuǎn)換電路33-35
• 3.2.2 高速比較與邏輯模塊35-36
• 3.2.3 FIFO模塊36-38
• 3.2.4 DSP主控電路38-41
• 3.2.5 外部擴展RAM及EEPROM存儲器41-42
• 3.2.6 SCI串口調(diào)試模塊42-43
• 3.2.7 USB高速傳輸模塊43-44
• 3.3 顯示操作面板硬件設計44-46
• 3.3.1 CH452 及外圍電路45
• 3.3.2 數(shù)碼管、LED、按鍵電路45-46
• 3.4 系統(tǒng)電源設計46-47
• 3.5 PCB設計47-52
• 4 基于Verilog HDL的CPLD程序設計52-60
• 4.1 Quartus II集成開發(fā)環(huán)境介紹52
• 4.2 Verilog HDL介紹52-53
• 4.3 TCD1703C驅(qū)動模塊設計53-57
• 4.3.1 TCD1703C時序分析53-54
• 4.3.2 基于Verilog HDL的TCD1703C驅(qū)動程序設計54-56
• 4.3.3 TCD1703C驅(qū)動模塊時序仿真56-57
• 4.4 數(shù)控電位器MCP41050 驅(qū)動模塊設計57-58
• 4.4.1 基于Verilog HDL的MCP41050 驅(qū)動程序設計57-58
• 4.4.2 MCP41050 驅(qū)動模塊時序仿真58
• 4.5 頂層模塊設計58-60
• 5 DSP軟件設計60-76
• 5.1 CCS3.3 集成開發(fā)環(huán)境與DSP編程方法60-62
• 5.1.1 CCS3.3 集成開發(fā)環(huán)境60-61
• 5.1.2 DSP編程方法61-62
• 5.2 DSP程序流程62-64
• 5.3 系統(tǒng)初始化64-65
• 5.4 外部RAM存儲空間分配65
• 5.5 外設使能65-66
• 5.6 CH452 控制函數(shù)設計66-67
• 5.7 參數(shù)設置菜單結(jié)構(gòu)設計67-69
• 5.8 測量過程設計69-72
• 5.8.1 低速測量過程69-70
• 5.8.2 高速測量過程70-71
• 5.8.3 數(shù)據(jù)處理方法71-72
• 5.9 亮度自適應調(diào)節(jié)設計72
• 5.10 上位機通信設計72-73
• 5.11 CMD文件設計73-76
• 6 上位機軟件設計76-80
• 6.1 上位機軟件需求分析76-77
• 6.1.1 上位機軟件功能分析76
• 6.1.2 編程語言選擇和通訊接口76-77
• 6.2 上位機軟件實現(xiàn)77-80
• 6.2.1 上位機軟件界面介紹77-78
• 6.2.2 上位機軟件操作介紹78
• 6.2.3 上位機軟件效果78-80
• 7 實驗結(jié)果與分析80-94
• 7.1 CCD驅(qū)動實驗80-81
• 7.2 激光亮度自適應調(diào)節(jié)實驗81-83
• 7.3 低速測量模式實驗83-84
• 7.4 高速測量模式實驗84-85
• 7.5 系統(tǒng)誤差測量85-86
• 7.6 模擬的藥物洗脫支架涂層厚度測量實驗86-90
• 7.7 真實的藥物洗脫支架涂層測量實驗90-94
• 8 總結(jié)和展望94-96
• 8.1 總結(jié)94-95
• 8.2 展望95-96
• 致謝96-98
• 參考文獻98-102
• 附錄102

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