血透机测量和控制系统的研究

发布时间：2017-06-15 10:13

  本文关键词：血透机测量和控制系统的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着人民生活水平的提高,饮食结构的不合理以及环境污染等因素,慢性肾衰竭患者的比例日益增多。透析机作为人体肾脏的辅助支持设备,需求也也越来越大。而当前国内市场的透析机多为国外品牌所垄断,成本高、费用昂贵,透析机的国产化已经成为了众多患者的迫切希望。为此,本课题针对透析机的测量和控制系统进行了相关的研究工作。首先,在进行市场调研的基础上,充分了解了血液透析机的组成和原理,并针对各机型的优缺点,设计了本透析机的水路系统和体外循环系统。根据透析机的参数要求,设计了相关部件,并完成了水路系统的搭建。其次,设计了透析机的传感器监测系统。详细地分析了各个传感器的原理,设计了相应的电路控制板,并模拟实际使用条件进行了标定实验。另外,设计了透析机的控制系统。提出了一种模块化的设计思路,将整个系统功能分为六个功能模块,各功能模块控制板之间与主控制板之间使用can通信协议实现数据的共享。同时,基于透析机的工作需求,设计了人机界面程序、主控制板调度程序和各模块系统子程序,并对各个模块的内部控制系统及算法进行了详细的介绍。最后,搭建了透析机的样机平台,按照行业标准的要求,进行了流量、压力、温度、浓度等相关实验。综上,本文设计了透析机的水路系统、传感器监测系统；开发了一套人机交互界面和控制系统的调度程序；搭建了透析机的硬件系统与样机实验平台,并进行了相关的实验研究与分析。
【关键词】：透析机 水路系统 传感器 模块化 控制系统
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R197.39;TP273
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 课题研究背景及意义10-11
• 1.2 发展历程与国内外研究现状11-14
• 1.2.1 透析机的发展历程11-12
• 1.2.2 国内外研究现状12-14
• 1.3 本文主要研究内容14-16
• 第二章 透析机液路系统的设计16-28
• 2.1 透析机原理与组成16-18
• 2.1.1 血液透析原理16-17
• 2.1.2 血液透析机组成17-18
• 2.2 体外循环系统18-22
• 2.2.1 血泵18-19
• 2.2.2 肝素泵19-21
• 2.2.3 安全保护装置21-22
• 2.3 透析液路系统22-26
• 2.3.1 温度控制模块23-24
• 2.3.2 供水压力调节模块24
• 2.3.3 除气模块24-25
• 2.3.4 透析液配比模块25
• 2.3.5 容量平衡与超滤模块25-26
• 2.3.6 安全监测模块26
• 2.4 水路系统常见工作回路26-27
• 2.5 本章小结27-28
• 第三章 血透机传感器监测系统的设计28-44
• 3.1 温度传感器28-32
• 3.1.1 测量原理28-29
• 3.1.2 采集电路设计29-31
• 3.1.3 AD采集与传感器标定31
• 3.1.4 实验验证31-32
• 3.2 电导率传感器32-37
• 3.2.1 测量系统硬件电路33-34
• 3.2.2 电导率值的换算与标定34-37
• 3.2.3 实验验证37
• 3.3 漏血检测传感器37-41
• 3.3.1 芯片与测量原理介绍38-39
• 3.3.2 软件处理39-41
• 3.4 气泡检测传感器41-42
• 3.5 压力监测传感器42-43
• 3.6 本章小结43-44
• 第四章 血液透析机控制系统的设计44-58
• 4.1 硬件系统设计44-52
• 4.1.1 总体设计44-45
• 4.1.2 主控板和人机交互模块的选型45-46
• 4.1.3 模块控制板的设计46-50
• 4.1.4 控制系统的通信网络设计50-52
• 4.2 软件系统设计52-57
• 4.2.1 总体任务52-53
• 4.2.2 主控制板程序的设计53-55
• 4.2.3 功能模块控制板程序的设计55-56
• 4.2.4 CAN通讯协议的设计56-57
• 4.3 本章小结57-58
• 第五章 功能模块控制算法设计58-68
• 5.1 温度控制系统58-61
• 5.1.1 温度系统的组成58-59
• 5.1.2 PID控制器的设计59-61
• 5.2 透析液配比系统61-63
• 5.3 压力调节系统63-65
• 5.4 流量控制系统65-67
• 5.4.1 透析液流量控制65-66
• 5.4.2 肝素泵和血泵的流量控制66-67
• 5.5 本章小节67-68
• 第六章 透析机水路系统性能实验验证68-82
• 6.1 实验介绍68-70
• 6.2 流量误差实验70-73
• 6.2.1 透析液流量误差实验70-71
• 6.2.2 血泵流量误差实验71-73
• 6.2.3 肝素泵流量误差实验73
• 6.3 压力监测实验73-75
• 6.4 超滤脱水误差实验75-77
• 6.5 温度控制实验77-79
• 6.6 电导率控制实验79-81
• 6.7 本章小节81-82
• 第七章 总结与展望82-84
• 致谢84-86
• References86-87

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本文编号：452177