颈腰牵扭治疗专用设备的研究

论文摘要

颈椎病和腰椎病是两种极为常见的疾病,并且可以引发其它疾病。据专家介绍,仅颈椎病引起的其它疾病就有上百种,冈此这两种病的就诊率很高。而牵引是这两种病的传统治疗方法,并且已经经过病人的治疗实践检验,证明是有效的,但是效果有限。在此基础上,一些专家和临床医师提出了将牵引和扭转相结合的新的治疗方法,已被医学界认可,并且进行了临床医学实践,效果较单纯牵引明显提高,我们在此简称为颈腰牵扭治疗方法。这种治疗是依托于特种设备来完成的。由于市场上还没有将牵引和扭转相结合的多功能、多参数、自动化的设备,使得治疗效果与接诊量受到很大限制。因此,研究和试制一种多功能、多参数、自动化的颈腰牵扭治疗专用设备就具有非常大的实用价值。本课题就是在原有的手动牵引治疗仪的基础上进行研究和改进,通过机电一体化有机结合,设计与研制实现颈腰牵扭治疗的医疗设备的样机。本文介绍了该设备的总体方案及其机械系统结构,并着重从硬件电路设计和软件设计两方面对其测控原理进行了较详细的论述。该测控系统选用了性价比很高的ADμC824作为控制器,结合了医疗器械的特点进行设计,采用了模糊控制的思想进行软件编程,使得对牵引运动和旋转运动的控制完全自动化完成,并且具有一定程度的智能化水平,为开发临床实用产品奠定了良好基础。

论文目录

• 1 绪论
• 1.1 医疗器械设备研究的行业背景
• 1.2 颈腰牵扭治疗专用设备的医学理论基础
• 1.3 颈椎、腰椎病牵引治疗设备的发展现状
• 1.4 课题的任务及意义
• 2 设备总体方案的确定
• 2.1 颈腰牵扭治疗技术三种治疗手段的运动分析
• 2.2 设备机构系统的运动方案
• 2.3 设备的测控系统
• 2.4 设备的控制软件
• 3 设备机械系统概述
• 3.1 设备机械系统的总体结构
• 3.2 牵引运动的传动原理
• 3.3 旋转运动的传动原理
• 4 设备硬件电路设计
• 4.1 设备测控系统的整体框图
• 4.2 ADμC824的特点
• 4.3 人机交互的接口电路设计
• 4.3.1 单片机与键盘的接口电路
• 4.3.2 单片机与LED的接口电路
• 4.4 牵力数据采集电路设计
• 4.4.1 牵力数据采集系统组成
• 4.4.2 ADμC824的ADC转换原理与特性
• 4.4.3 电源设计
• 4.4.4 ADC通道设计
• 4.5 扭转角度检测电路设计
• 4.6 直流电机逻辑控制电路设计
• 4.6.1 直流伺服电动机的调节特性
• 4.6.2 直流电机调压调速逻辑电路
• 4.6.3 直流电机主控信号传递通道
• 4.7 设备运动功能保护电路设计
• 4.7.1 机构扭转运动保护电路
• 4.7.2 机构牵引运动保护电路
• 4.8 系统供电电源电路设计
• 4.9 系统硬件电路抗干扰设计
• 4.9.1 输出通道的光电隔离
• 4.9.2 电源电路的抗干扰设计
• 4.9.3 印刷电路板的抗干扰设计
• 5 设备软件设计
• 5.1 ADμC824的软件编程特点
• 5.2 设备控制软件的主程序
• 5.3 中断服务计时子程序
• 5.4 LED显示软件设计
• 5.4.1 LED显示输出子程序
• 5.4.2 牵力值显示内容数据字调整子程序
• 5.5 牵力数据采集系统软件设计
• 5.5.1 牵力数据A/D采集子程序
• 5.5.2 软件滤波子程序
• 5.5.3 实际牵力值换算子程序
• 5.6 扭转摆角检测软件设计
• 5.7 直流电机逻辑控制软件设计
• 5.7.1 电机控制字输出子程序
• 5.7.2 扭转运动“软启动”过程的控制软件设计
• 5.7.3 模糊控制思想在牵力加载过程中的应用
• 5.8 系统设备软件抗干扰设计
• 6. 总结
• 6.1 控制精度测试实验与分析
• 6.2 实验结论
• 6.3 关于设备改进的一点设想
• 致谢
• 参考文献
• 附录 A
• 附录 B