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血液净化装置校准仪的研制

作　者: 金亮冰
导　师: 李东升
学　校:
专　业: 精密仪器及机械
关键词: 血液净化装置校准仪血透机参数医疗电子
分类号: TH789
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

近年来，患上肾功能疾病患者数量呈增多并显示出向年轻化发展的趋势。目前血液净化是其主要治疗手段。为适应我国血液净化的快速发展，提高血液净化治疗水平以及保障患者医疗安全并走出外国技术垄断的困境，在分析了国内外研究现状后，研制出一款可以实现多路参数同时检测的高精度血液净化装置参数校准仪。主要研究工作如下：(1)主要性能参数传感检测方法的研究血液净化装置的主要性能参数包括：透析液电导率、透析液温度、静动脉压力、透析液流量和透析液pH值，掌握了各参数的测量方法，通过理论分析和实验对比的途径探寻对这5个参数的最佳检测方法，并且选购了合适的传感器。(2)测控系统抗干扰技术的研究为了保证仪器精度，提高稳定性，本文在系统研究了硬件抗干扰技术和软件抗干扰技术的基础上，提出了适合本课题设计的抗干扰措施。主要从硬件和软件两方面考虑，采取硬件和软件相结合的方式，加强了系统的抗干扰能力。(3)校准系统的软硬件设计为了满足本仪器小型化和高性价比的要求，在校准系统的设计中，硬件部分尽量选择小封装、高性能集成芯片，减小PCB板面积，同时保证系统稳定性。利用模块化思想对校准系统的软件和硬件进行设计，其中软件模块分为测量、控制、通讯、显示等模块；硬件模块主要包括主机检测、模数转换、微控制器处理、显示和传输等模块。(4)校准仪的机械设计及样机装配调试在进行血透机校准时，要求透析液在血透机和校准仪形成的回路中流通以实现传感器对各个参数的采样测量。因此，设计了一个外部回路使透析液在其中流通，连接四路传感器并且保证传感器测头完全埋入其中，要求密封性好可以防止外界空气和杂质污染透析液，易于安装和拆洗，并且起到保护传感器测头的作用。(5)校准仪标定与实验分析通过实验标定了每个传感器，得到传感器信号与电压的线性关系。最后实验得到了本文研制的血液净化装置校准仪的测量不确定度，分析了新研制仪器的性能。论文的研究打破了国外对我国在这一领域技术垄断的尴尬局面，而且对提升国产科学仪器市场竞争力,也具有十分重要的意义。

全文目录

致谢  5-6
摘要  6-7
Abstract  7-9
目次  9-12
图清单  12-13
附表清单  13-15
1 绪论  15-21
  1.1 课题背景及意义  15-16
  1.2 国内外研究现状  16-19
    1.2.1 国外研究现状  16-18
    1.2.2 国内研究现状  18-19
  1.3 本文主要研究内容  19-21
    1.3.1 主要性能参数传感检测方法的研究  19
    1.3.2 抗干扰的研究  19
    1.3.3 校准系统的软硬件设计  19
    1.3.4 校准仪的机械设计及装配调试  19-20
    1.3.5 校准仪标定与实验分析  20-21
2 总体方案设计与分析  21-32
  2.1 仪器技术指标  21
  2.2 传感器检测原理研究与选购  21-29
    2.2.1 电导率检测原理  21-23
    2.2.2 温度检测原理  23-24
    2.2.3 流量检测原理  24-26
    2.2.4 压力检测原理  26-27
    2.2.5 pH 检测原理  27-29
  2.3 仪器总体方案设计  29-31
  2.4 关键问题的实现  31-32
3 仪器抗干扰技术的研究  32-40
  3.1 干扰的定义及分类  32
    3.1.1 干扰的定义  32
    3.1.2 干扰的分类  32
  3.2 常见的抗干扰技术  32-37
    3.2.1 常见的硬件抗干扰技术  32-34
    3.2.2 常见的软件抗干扰技术  34-37
  3.3 本系统采取的抗干扰措施  37-39
    3.3.1 硬件抗干扰措施  37-38
    3.3.2 软件抗干扰措施  38-39
  3.4 本章小结  39-40
4 仪器硬件、软件的设计  40-58
  4.1 仪器硬件设计  40-49
    4.1.0 微控制器的选择和时钟设计  40-41
    4.1.1 电源系统  41-42
    4.1.2 信号转换电路  42
    4.1.3 模数转换电路  42-43
    4.1.4 液晶显示模块  43-45
    4.1.5 微处理器控制模块  45
    4.1.6 JTAG 接口  45-46
    4.1.7 数据存储模块  46-47
    4.1.8 串口通信模块  47
    4.1.9 按键输入模块  47-48
    4.1.10 复位模块  48-49
  4.2 软件设计  49-57
    4.2.1 下位机软件设计  49-53
    4.2.2 上位机软件设计  53-57
  4.3 本章小结  57-58
5 校准仪的机械设计及装配调试  58-65
  5.1 机械结构的设计  58-61
    5.1.1 测量机构的工作原理  58-59
    5.1.2 连接方式和结构材料的选择  59-61
  5.2 各零部件的设计和装配  61-64
    5.2.1 pH 传感器、电导率外置管路的设计  61-62
    5.2.2 流量传感器、压力传感器外置管路的设计  62-63
    5.2.3 调衡机构的设计  63
    5.2.4 加工与装配  63-64
  5.3 本章小结  64-65
6 实验分析  65-70
  6.1 传感器的标定  65-66
  6.2 仪器参数测量不确定度评定  66-69
  6.3 本章小结  69-70
7 总结与展望  70-73
  7.1 总结  70-71
  7.2 论文创新点  71
  7.3 展望  71-73
参考文献  73-76
作者简介  76

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