结肠灌注透析治疗仪的智能化研究

论文摘要

传统医疗设备大多操作繁琐,智能化程度低,已无法适应日益发展的人性化治疗要求,因此对传统医疗设备智能化改造已成为当前医学仪器制造行业的热门研发课题。本文研究的主要任务和目的是设计第二代智能结肠灌注透析治疗仪(CADTM)。 本文首先介绍了CADTM的发展历程以及国内外研究现状。然后根据智能CADTM软硬件设计要求,开发了以W78E516B单片机为核心的上位机系统,并完成了相关的数据输入、显示、存取等硬件电路设计,采用嵌入了TCP/IP协议的单片机系统及其网络通信数据传输技术,使智能CADTM具有远程监测、控制、管理和诊断等功能。通过下位机系统软件研发,实现了对各种驱动控制器,如加水、加温、进液、加药、消毒等的全方位专家智能协调控制。针对第一代CADTM灌注液温度控制精度不高,本文提出了采用模糊控制实现对灌注液温度的控制方案,提高了灌注液温度控制精度;由于第一代CADTM只对肠腔压力进行监测,本文设计了模糊神经网络控制系统对肠腔压力进行监控,填补了未对肠腔压力进行控制的空白。 与第一代CADTM相比,智能CADTM不仅保持了其优点,而且降低了系统硬件成本、实现了远程诊断、提高了灌注液温度与肠腔压力的控制效果。因此智能CADTM具有性能更可靠、结构更简单、操作更方便、治疗更安全、患者更舒适等优点,这些为智能CADTM提供了广阔的市场前景。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 灌肠术
• 1.3 智能化概述
• 1.3.1 模糊控制
• 1.3.2 神经网络
• 1.3.3 专家系统
• 1.4 研究内容
• 1.4.1 课题研究背景
• 1.4.2 第一代结肠灌注透析治疗机
• 1.4.3 论文主要研究内容
• 1.5 研究工作计划
• 第2章 智能结肠仪系统方案
• 2.1 第一代结肠仪系统方案和目标
• 2.2 智能结肠仪的系统功能要求
• 2.2 系统硬件设计要求
• 2.2.1 控制块设计要求
• 2.2.2 数据测量采集设计要求
• 2.2.3 数据修改、显示设计硬件要求
• 2.3 系统软件设计要求
• 2.3.1 系统运行参数
• 2.3.2 系统软件功能
• 2.4 小结
• 第3章 智能结肠仪系统硬件设计
• 3.1 系统结构
• 3.2 结肠仪下位机构成
• 3.2.1 信号预处理电路
• 3.2.1.1 压力信号预处理电路
• 3.2.1.2 温度信号预处理电路
• 3.2.1.3 灌注液量信号预处理电路
• 3.2.2 模/数转换电路
• 3.2.3 总线驱动电路
• 3.2.4 蠕动泵数/模转换及驱动电路
• 3.2.5 控制开关驱动电路
• 3.2.6 通讯接口电路
• 3.3 智能结肠仪上位机构成
• 3.3.1 液晶显示
• 3.3.2 数据存储
• 3.3.3 数据处理
• 3.3.4 网络通讯
• 3.4 本章小结
• 第4章 智能结肠仪控制器的设计
• 4.1 温度模糊控制器的设计
• 4.1.1 温度变化过程描述
• 4.1.2 普通温度模糊控制算法
• 4.1.3 开关时间模糊控制算法
• 4.2 压力模糊神经网络控制的设计
• 4.2.1 肠腔压力变化过程描述及控制器选择
• 4.2.2 控制算法设计
• 4.3 仿真研究
• 4.4 本章小结
• 第5章 系统软件
• 5.1 引言
• 5.2 下位机系统软件
• 5.2.1 数据采集
• 5.2.2 底层控制
• 5.3 上位机系统软件
• 5.3.1 各功能键程序
• 5.3.2 显示程序
• 5.3.3 模糊控制程序
• 5.3.3.1 灌注药液温度模糊控制程序
• 5.3.3.2 蠕动泵模糊神经网络控制程序
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录A（攻读学位期间所发表的学术论文）
• 附录B（下位机电路图）
• 附录C（上位机电路图）
• 附录D（结肠仪上位机软件流程）