一种动物内脏扩张仪的设计

目的：内脏疼痛是临床上常见的症状,对其进行研究需要建立内脏疼痛模型。机械扩张诱导的内脏痛模型是广泛应用的实验方法之一,目前国内尚未有专用的内脏扩张装置。针对上述情况,我们设计了一种动物内脏扩张仪,用于制备机械扩张诱导的内脏痛模型。方法：该装置采用压缩空气作为压力源,以气囊为施压执行器,通过压力传感器检测压力,用控制器控制压力和时间周期,并且控制器采用模块化设计方法进行设计,其压力的控制采用通用的智能工业调节器来实现,时间控制采用通用的智能时间继电器来实现。结果：该装置可自动按设定的时间周期对内脏施加压力,并且时间准确,压力恒定。结论：该装置压力稳定,时间周期准确,可任意调整压力的大小和时间周期;预先设定压力和时间周期后,整个实验过程自动进行。内脏扩张仪的使用不仅保证了实验过程的一致性,使实验操作更加规范和严谨．而且提高了工作效率。该装置适用于多种动物的不同脏器机械扩张所致内脏疼痛的研究,并且操作简单,使用方便。     

新型体外细胞加压培养装置的构建及应用

目的:设计一种新型简易细胞加压培养装置模拟在体外培养条件下对细胞施加流体静压,为进一步研究恒定流体静压条件下体外细胞变化打下基础。方法:装置包括压力培养罐、微压传感器、可编程序控制器以及微型气泵。通过在可编程序控制器上编写控制程序来控制微型气泵的运行,进而调节培养罐内的气体压力,从而控制细胞受到的流体静压。结果:装置的压力加载范围为0～120 mmHg,波动幅度为±2 mmHg。可将常规细胞培养板及培养瓶平稳放置在压力培养罐中并施加预设的流体静压。结论:该装置具有良好的准确性与可靠性,可用于在体外研究恒定流体静压下细胞变化。     

基于MSP430智能微型电动气压止血带的研制

目的设计一种智能自动气压止血带,克服了传统电动止血带体积大、压力及止血时间可控性差等缺点。方法控制系统采用MSP430系列单片机为核心,通过对压力的监测合理地对止血带充放气。压力传感器选用MPX5050,压缩泵采用美国进口GAST(嘉仕达)无油微型空气压缩机。结论本设计实现的智能自动气压止血带具有体积小、便携带、快速充放气、压力监测与补偿、控制充气时间和压力以及具有报时报警等功能。     

基于无线无源技术的膀胱压力监测系统的设计

为实现膀胱压力的实时测量,改善下尿路功能障碍患者的生活质量,设计一种可长期使用的植入式膀胱压力监测系统。该系统基于无线无源技术,由植入式膀胱压力检测器和体外控制器构成,两者之间通过无线方式传输数据。体外控制器具有设置压力阈值和排尿警报功能。植入式膀胱压力检测器采用无源式设计,能量直接由经皮电磁耦合从体外控制器供给,使其可不受电池容量限制而长期使用。通过软件处理,可增加系统稳定性,降低实现难度。经实验测试:该系统可测量的有效压力范围为266 ～1 284 cmH₂O(绝对压力),分辨率为0.1 cmH₂O。该系统可配合骶神经刺激器使用,实现反馈式闭环控制,更好地重建膀胱功能,为目前医学不能治愈的下尿路障碍患者提供一种新的治疗方案。     

基于压力分布检测的便携式褥疮防治系统

目的身体与坐垫界面之间的压力是形成褥疮的主要原因。通过对人体臀部压力分布的研究,研发了一款基于人体臀部压力检测、坐姿识别的褥疮智能防治系统。方法设计一款便携式褥疮防治系统,采用棉垫、振动电机作为坐垫主体。系统主要包括电源模块、压力检测模块、主控模块、动力驱动模块、人机交互模块。采用触摸屏与主控模块进行通信,压力传感器采集实时压力值,控制矩阵电机组不同的工作方式。以不同体质量区间的使用者测试5种不同坐姿下坐垫的振动效果。结果该便携式褥疮防治系统承受的最大体质量为80 kg,传感器灵敏度为200 mV/kg,以振动强度与振动速度衡量,范围是0～0.8 mm/s。疲劳试验和安全性适合人体使用要求。人体试验证明,该系统可以有效识别坐姿的变化情况,根据臀部受力进行多模式的振动,进而针对性地控制矩阵电机组工作。准确判断坐姿达到定时时间后,自动开启相应的褥疮防治工作模式。结论该系统能提供多种振动工作方式,易于携带,操作方便,能根据人体坐姿压力分布状态实现智能褥疮防治。     

全膝关节置换术后肢体加压系统功能研究

目的根据全膝关节置换术后康复训练中的按压需求,针对曲面肢体设计一种基于3D打印支具的精准加压装置,并通过有限元分析验证该装置的有效性和安全性。方法以下肢小腿腓肠肌部为加压对象,设计由气压发生模块、充气气囊和3D打印支具所构成的曲面肢体精准加压装置,通过闭环控制算法在气囊内实现不同气压值,然后采集在各个实验条件下的"气囊-皮肤"接触面的压力分布数据,再应用仿真软件将压力分布数据作用于CT图像重建出的下肢生物力学三维模型,最后得到各个实验条件下的有效按压面积分数和关节微动角度,从而判断系统的有效性和安全性。结果采用优选的4 cm偏移量和四压条气囊形态的方案,在5. 32、6. 65、7. 98、9. 31、10. 64 k Pa不同囊内压强下,分别仿真得到膝关节综合微动角度为5. 3°、6. 1°、7. 2°、9. 5°、10. 6°,有效按压面积分数可达90. 8%～95. 2%。结论在优选方案下,不同囊内压强设置值所导致的关节微动角度和有效按压面积分数综合最优,满足有效性和安全性的设计目标。研究结果有助于分析加压系统对肢体的生物力学影响,对全膝关节置换术后安全有效地进行康复训练具有重要的意义。     

高压下中耳结构动力损伤研究

目的研究高压对中耳结构造成的损伤。方法基于CT扫描建立中耳结构有限元数值模型,对模型施加随时间变化的压力,分析鼓膜以及镫骨足板的应力、应变和位移变化。结果获得的计算结果与相关文献中的试验数据吻合,验证了所建中耳模型的准确性。高压会对中耳造成损伤,随着压力的增加,损伤加重;快速加压使得中耳损伤严重,对内耳的影响较小;慢速加压也能导致中耳损伤,但在中耳损伤前,内耳会损伤。结论高压容易导致人耳出现损伤,为避免听力受到影响,在加压过程中要控制好加压速率。     

用于功能性胃肠疾病治疗的植入式电刺激系统及动物实验研究

目的研究可用于功能性胃肠疾病治疗的植入式电刺激系统,通过动物实验研究,探讨不同刺激参数对胃肠道收缩活动的作用效果,为治疗用刺激参数的优化提供初步依据。方法系统由便携式体外控制器和植入式体内刺激器组成,体内外通信采用无线模式。刺激脉冲参数及指令由体外控制器设定并发送至体内刺激器,胃肠道收缩活动由体内刺激器集成的压力检测模块采集并发送至体外以供分析。通过电刺激猪盲肠实验,分析不同刺激参数下盲肠压力的变化,以评价刺激参数对盲肠收缩活动的作用效果。结果系统样机工作正常,输出刺激脉冲信号精确,压力信息记录准确。动物实验表明,增加刺激脉冲宽度使盲肠收缩活动的幅度增大,增加刺激脉冲频率使盲肠收缩活动的潜伏期缩短,增加刺激脉冲幅度同时缩短盲肠收缩活动的潜伏期并增大收缩幅度。结论该植入式电刺激系统参数设定范围大,输出脉冲信号精确并具备压力检测功能,便于进行功能性胃肠疾病治疗刺激参数的筛选和验证。动物实验初步验证了不同刺激参数对盲肠收缩活动的作用效果。     

基于ARM的封闭式负压引流机压力控制系统的设计

目的基于ARM9系统设计了封闭式负压引流（VSD）控制系统。方法系统由中央处理单元、压力传感模块和压力控制模块3部分构成。选用32位的LID—eWin7000作为中央处理单元,通过X型硅压力传感器感知压力,通过实时反馈技术控制电磁阀的开合,准确控制负压仓内压力。结果完成了封闭式负压引流机压力控制系统,实测值和显示值比较结果显示：在要求产生压力较小时,系统产生的误差比较大;在设定压力较大时,产生的误差会变小。结论经过线性算法校正,使得该压力控制系统可以满足封闭负压引流机对于压力控制的需求。     

采用微处理器的串联心脏辅助控制器

1.引言主动脉内气囊泵(i.a.b.p.)是一种串联心脏辅助方法,它能使冠状动脉血流增加,减轻心脏工作负荷,改善心输出量。然而,气囊充气和排气的精确定时控制是实现最佳过程的关键。i.a.b.p的实验研究及临床应用都需要一种通用的、具有各种工作模式能力的血泵控制器。除了可予选定时间隔的独立工作外,该设备还应该具有执行部分闭环自动控制系统的能力,使其按予定性能指标的最佳状态工作。上述的实验控制器已被设计成单一模式独立工作的,或者由外部计算机进行控制的。我们已经研制出一种采     

基于BP神经网络的旋转血泵生理控制

提出一种基于BP神经网络的旋转血泵生理控制方法,实现血泵植入者生理状态变化下控制器的自适应调节。控制器以临床主动脉平均压100 mmHg作为控制目标,利用神经网络自动学习的特性,采用3层神经网络在循环系统生理状态发生变化时在线调优血泵PID控制器的参数。该控制方法在血液循环系统数学模型中进行数值模拟验证,分别在模拟左心室衰竭、体循环阻力发生生理变化以及左心室收缩能力动态变化等条件下,接入改进后的PID控制器控制血泵转速,使循环系统中主动脉压力达到设定的正常值。结果表明,在上述多种不同的生理状态下,基于BP神经网络改进后的PID控制器均可以克服扰动,在经过约150 s调整时间后达到主动脉平均压100 mmHg的控制目标,并且稳态误差为零。该控制方法可以适应循环系统多种生理状态的变化,为后续的体外和动物试验提供有效的旋转血泵控制方法。     

一种长寿命膀胱压力检测系统的设计

针对现有膀胱压力检测装置由于采用电池供电造成的工作寿命短、定期更换、体积较大等问题,设计一种无线无源的长寿命膀胱压力检测系统。该系统由体外控制器部分和体内检测部分构成。体外控制器部分根据松耦合变压器的原理实现向体内检测部分的能量供给,从而实现体内检测部分压力信息的无源测量。通过实际电路测试,该系统的压力测量范围(相对于标准大气压)为0~180 cm H₂O,测量精度为5 mm H₂O,最高测量频率可达1 kHz,最大测量间距为10 cm,满足膀胱压力检测装置的应用需求。与传统膀胱压力检测装置相比,体内检测部分无需电池进行供电,且压力信息的传输无需导线连接,在简化电路设计的同时克服了电池供电带来的种种弊端。     

电子释药胶囊智能给药驱动装置的仿真与设计

为了实现胃肠道电子释药胶囊的释药剂量、释药时间的智能控制,设计驱动力智能可调的电磁线圈-双永磁体驱动装置,以实现电子胶囊给药驱动力的准确控制。为建立给药驱动力F、电磁线圈行程d、激磁电流I的数学模型,实现驱动力的可控,设计给药驱动装置的原理样机,搭建给药驱动力测试平台。采用Polynomial理论建立给药驱动力数学模型,对比不同参数的驱动力模型对应的R~2(R-square)、均方根误差,选用I、d的最高次幂分别为1次幂、5次幂构建的数学模型达到最优的拟合精度。根据拟合模型,由激磁电流调节模块实时改变电磁线圈的激磁电流,实现释药剂量、释药时间的可控。由实验验证可知:给药驱动力模型正确可行,为释药驱动力的智能可调提供理论基础。     

可控轴向压力致兔腰椎间盘退变模型的建立及评价

目的：建立可控轴向压力诱发的椎间盘退变动物模型并考察其特性。方法:取4月龄日本大白兔40只，将其随机分入5组（每组8只）。采用基于横穿椎体的克氏针的自制加压装置，分别对2-4组动物腰椎间盘施加10 kg压力1周、2周、4周及8周，第1组作为假手术对照组。Thompson分级法及兔腰椎间盘磁共振（MRI）评价退变程度，HE染色及Ⅰ、Ⅱ型胶原免疫组化染色考察其组织学改变。另外，构建纤维环损伤致兔腰椎间盘退变模型，并对标本行HE染色以供比较。结果:①Thompson分级：第2组7只均为Ⅱ级，第3组6只Ⅲ级，第4组5只为Ⅳ级，第5组4只动物退变程度达到Ⅴ级。②MRI评分显示，第2组椎间盘以轻度退变为主；第3组椎间盘主要为中度退变。第4组、第5组则以重度退变为主。③HE染色显示，该模型椎间盘各区域的退变情况较纤维环损伤模型更为均匀。④免疫组化染色显示，退变过程中椎间盘基质成分退化的趋势与人体相符。结论:可控轴向压力致兔腰椎间盘退变模型可以高效诱发椎间盘退变，尤其在轻、中度椎间盘退变方面具有优势。该模型可供深入研究，并用于椎间盘退变的治疗研究。     

旋转碰撞实验平台设计和构建

交通颅脑撞击损伤在交通事故中很常见,但由于旋转致伤实验装置复杂,旋转角加速度难于准确控制,因此颅脑旋转运动与颅脑损伤之间的关系及耐限还有待研究。针对上述技术瓶颈,本研究设计并构建了颅脑旋转碰撞实验平台。空载实验测试结果表明,气体输出压力为200 k Pa时,角加速度峰值为(19 615.2±75.9)rad/s~2;气体输出压力值为400 k Pa时,角加速度峰值为(45 565.7±315.2)rad/s~2。通过空载实验测试验证,该平台在不同输出气压时均能获得稳定可调节的角加速度。     

NEP1-40对SD大鼠视网膜缺血再灌注损伤的保护作用

目的探讨NEP/Nogo-66 1-40peptides(NEP1-40)对视网膜缺血再灌注损伤的保护作用。方法SD大鼠分成正常对照组,视网膜缺血再灌注组和NEP1-40组。采用单眼生理盐水前房加压60min再灌注24h制作视网膜缺血再灌注损伤模型,石蜡切片,HE染色,光学显微镜下观察视网膜细胞形态结构的变化,免疫组化观察各组视网膜中DNA修复酶Ku70的表达变化,PCR检测各组视网膜中Ku70 mRNA表达变化。结果缺血再灌注损伤组(IR组)视网膜结构紊乱,细胞肿胀变性,Ku70蛋白及mRNA表达较正常组下降(<0.01),NEP1-40组视网膜结构明显改善,Ku70蛋白及mRNA表达较IR组升高(<0.01)。结论 NEP1-40对大鼠视网膜缺血再灌注损伤的保护作用可能与增加Ku70蛋白及mRNA的表达相关。     

一种数字化智能吸氧装置的设计

目的：本文设计一种数字化智能吸氧装置,该装置能数字化准确读取并删节氧流量,避免以往手工调节的不准确性和不稳定性。并提供血氧饱和度作为调节氧流量的参考,且对湿化瓶进行水浴加温提高氧气的温度和湿度以提高病人吸氧的舒适度。方法：该装置包括微处理器、数字化流量控制模块、加温加湿模块、血氧饱和度模块、显示屏等模块。通过流量控制器数字化的准确读取肝调节氧流量,并对湿化瓶进行水浴加温提高氧气的温度和湿度,同时通过显示屏显示实时氧流量、吸氧时间、血氧饱和度、湿化液温度等参数。结果：本装置能准确数字读取并调节氧流量,并对氧气智能化加温加湿,提高氧流量调节的准确性和病人吸氧的舒适度。结论：本装置测量准确、操作简单,具有很好的临床应用价值和发展前景．     

仿耻骨直肠肌式人工肛门括约肌系统

目的国内外一直在探寻肛肠的奥秘以及救助肛门失禁病患的办法,开展了许多人工肛门括约肌系统的研究。本文设计了一种仿耻骨直肠肌式的新型人工肛门括约肌系统,以解决现有人工肛门括约肌系统存在的血供不足、无"便意"感知以及没有安全且稳定的能量供给等问题。方法系统主要功能为通过自制压力传感模块提取肠道周围压力信息,传递至微型处理器,最终控制括约肌执行结构实现排便操作。其关键技术包括括约肌执行机构内侧嵌入超薄自制生物压力传感器实时感知肠道压力变化,根据此压力参数,系统智能识别便意并实现排便预警。系统采用仿人体机制的运作方式并且结合血供压力的采集模块,能有效避免出现局部高压导致肠道缺血性坏死。系统采用无线能量传输方式提供能量实现安全供能。结果采用淀粉糊状物以及水来验证括约肌执行结构对糊状以及液态粪便的夹持效果,结果表明夹持状况良好。通过体外肠道动物实验得到了模拟肠道周围的压力信号与"便意"产生的关系,验证了系统能够在排便阈值达到以后实现报警,进而提醒患者进行排便操作。实验表明,通过使用无线供能的方式以及低功耗处理,可使系统每次充电后工作6.2天。结论通过实验验证表明系统可有效控制排泄物,并成功建立排便感知信号,实现智能控便。     

抗血栓压力循环装置测试系统设计

针对抗血栓压力循环装置的检测需求,设计开发了一套测试系统,并实现了一种压力传感器精度测定的新方法。该方法基于人机交互测试模块,实现了信号多路控制和多路采集功能,并采用线性插值对实验中各测试点进行了多项式拟合,得到了压力传感器的精度系数。结果表明,本测试系统可方便高效地完成对待测压力传感器的精度测试,能有效地校准其参数,使待测压力传感器能准确地用于抗血栓压力循环装置中,推广和应用前景良好。     

基于质量流量控制器的一氧化碳吸入装置研制

目的一氧化碳(CO)是人体内一种重要的气体信使分子,可应用于治疗新生儿肺炎、新生儿缺氧缺血性脑病等严重疾病。为了探讨应用CO吸入来治疗这些疾病,本文研制了一种基于质量流量控制器的一氧化碳吸入装置。方法该装置通过质量流量控制器控制CO标气进入呼吸回路,采用CO电化学传感器对患者吸入治疗气中CO浓度进行实时监测显示并送入主控电路,通过PID算法调整质量流量控制器的输出流量,从而使治疗气体中的CO浓度更加精确,并通过与呼吸机的联用实验对该装置的示值误差、响应时间、重复性误差、稳定性误差等进行了检验。结果该装置的示值误差为0.98%,响应时间为30 s,系统的相对标准差和相对误差分别为0.24%和2.07%。结论本文所研制的一氧化碳吸入装置的示值误差,重复性误差,稳定性误差以及系统的响应时间均满足设计的要求,为临床CO吸入治疗提供了一种较为安全和可靠的手段。