本文關(guān)鍵詞：血液體外循環(huán)治療儀改進(jìn)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(zhǎng)勢(shì)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(gè)重要因素。隨著儀器自動(dòng)化與生物材料相關(guān)研究的不斷推動(dòng),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(jìn)展,闡述了各個(gè)凈化治療模式的原理與應(yīng)用,針對(duì)血液凈化設(shè)備研究的進(jìn)展與不足提出了主要的改進(jìn)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(jì)的思路與流程。介紹了根據(jù)步進(jìn)電機(jī)細(xì)分技術(shù)設(shè)計(jì)的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)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(jì),STM32的SPI控制,Jlink下載程序接口等。氣泡檢測(cè)部分根據(jù)本文的應(yīng)用要求,設(shè)計(jì)了氣泡傳感器與電磁閥聯(lián)合阻止氣泡進(jìn)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(huì)提高凈化后人體血液溫度,帶來低血壓并發(fā)癥的風(fēng)險(xiǎn)這一原理,設(shè)計(jì)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(xiǎn)。設(shè)計(jì)抗干擾能力強(qiáng)的485分模塊多點(diǎn)通信,使用Modbus?RTU通信協(xié)議模式,能根據(jù)上位機(jī)命令解析,控制動(dòng)力部分與監(jiān)控模塊部分,實(shí)現(xiàn)對(duì)硬件模塊的監(jiān)控與讀寫操作,提高通信的可靠程度。整個(gè)硬件模塊使用了u C/0S???系統(tǒng)進(jìn)行任務(wù)的調(diào)度,使每一個(gè)任務(wù)都能實(shí)時(shí)有序的進(jìn)行,單個(gè)模塊均使用STM32控制,AD數(shù)據(jù)采集使用SPI通信控制,對(duì)所采集的數(shù)據(jù)使用了中值濾波和滑動(dòng)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(shí)驗(yàn)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(jī)通過485總線分模塊控制下位機(jī)硬件,確保在發(fā)生故障時(shí)能夠以最快速度切斷危險(xiǎn)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(hù)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(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：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(jiǎn)介10-11
• 1.3 血液凈化國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀11-13
• 1.3.1 國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀11-12
• 1.3.2 國(guó)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(jiǎn)介17
• 2.2 治療系統(tǒng)改進(jìn)方案17-21
• 2.2.1 監(jiān)控改進(jìn)方案設(shè)計(jì)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(jì)21-45
• 3.1 動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)21-28
• 3.1.1 泵的選擇21-22
• 3.1.2 硬件設(shè)計(jì)方案22-23
• 3.1.3 PWM原理與應(yīng)用23-25
• 3.1.4 控制器MCU簡(jiǎn)介25-26
• 3.1.5 驅(qū)動(dòng)方案設(shè)計(jì)26-28
• 3.2 血液管路壓力采集單元設(shè)計(jì)28-37
• 3.2.1 硬件總體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介28
• 3.2.2 傳感器的選型28-30
• 3.2.3 AD轉(zhuǎn)換芯片簡(jiǎn)介30-31
• 3.2.4 AD轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介31-32
• 3.2.5 AD芯片電路設(shè)計(jì)32
• 3.2.6 參考電壓電路設(shè)計(jì)32-34
• 3.2.7 電壓轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)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(cè)模塊37-39
• 3.3.1 氣泡檢測(cè)方式對(duì)比37
• 3.3.2 氣泡檢測(cè)模塊電路設(shè)計(jì)37-39
• 3.4 漏血傳感器39-40
• 3.4.1 漏血模塊簡(jiǎn)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(jì)方案41
• 3.5.2 血液加熱單元功能與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)41-42
• 3.5.3 DS18B20溫度采集42-43
• 3.5.4 加熱單元電路設(shè)計(jì)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(duì)比47-50
• 4.4.1 ASCII數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議簡(jiǎn)介47-48
• 4.4.2 RTU數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議簡(jiǎn)介48-50
• 4.5 485通信電路設(shè)計(jì)50-51
• 4.6 485通信校驗(yàn)51-52
• 4.6.1 CRC校驗(yàn)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(jiǎn)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(dòng)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(yùn)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(xiàn)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(xiàng)目目錄81

【相似文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：664843