便携式医用体外碎石机检测装置的设计

发布时间：2020-03-26 06:09

【摘要】：由于人类饮食结构的变化,结石症的发病率逐渐提高,医用体外碎石机凭借其无创伤,治疗效果好的优点,成为结石症的主要治疗方法之一。但随着医用体外碎石机设备的长期使用,设备元器件的损耗将导致医用体外碎石机的声场特性发生偏移和衰减。研究发现,医用冲击波的声场特性和冲击波碎石治疗术副作用有很大的关系。但目前我国还没有形成强制定期检测的规定,导致市场上大部分医用体外碎石机还处于无人监管状态。针对上述医用体外碎石机的应用现状,本文旨在解决对医用体外碎石机检测的问题,设计了一套便携式医用体外碎石机检测装置,采用对声场空间扫描的方式,对医用体外碎石机声场焦点的位置、声压强度、脉冲上升时间、脉冲宽度和焦域进行检测。主要研究内容包括:便携式医用体外碎石机检测装置的硬件设计和软件设计等几方面。检测装置硬件系统的机械结构主要采用便携式三维运动机构设计,检测装置软件系统通过网络通信与运动控制电箱进行通信,实现对步进电机运动状态的控制,在步进电机的驱动下便携式三维运动机构带动水听器实现对医用体外碎石机声场空间的扫描,数据采集卡将水听器检测到的信号经过整流,滤波,A/D转换处理,将模拟信号转化为数字信号以供检测装置软件系统对声场数据进行分析处理,从而来判断医用体外碎石机的声场特性是否满足相关标准要求。最后本文根据惠更斯原理对焦平面声场进行仿真对比,从理论上验证本文研究方法的可行性。通过对实验样机进行多次实验和数据分析,实验样机焦点处的平均声压强度为37.46MPa,相对设备出厂参数(40MPa)平均偏差为3.6%;焦点位置的平均偏差为2.40mm;焦点位置的脉冲上升时间均小于500ns;脉冲宽度均小于1000ns;标称焦域边界声压强度为18.72MPa,小于焦点声压强度一半,从而得出实验样机符合标准要求的结论。另外,根据惠更斯原理仿真对比,焦平面声场实验数据拟合结果和理论值基本吻合,验证了本文研究方法的可行性,实现了对医用体外碎石机的声场特性进行有效检测。
【图文】：

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采用该水听器阵列实现了对声场空间的单次多点的测量，相比单个水听了测量的重复性，提高了采样点的一致性，高度还原了声场空间的真使对声场空间的检测更加准确和可靠。该装置采用冲击波测试的方式测量出液电式医用体外碎石机的各项声场特性参数，为本文医用体外检测提供了很好的思路。2013 年，UniversityofWashington 的 Perez[22]研发出了一台医疗冲击波测装置。该装置设计原理图如图 1.6 所示，其在充满水的测量环境中，动装置的带动下，使用水听器实现对水槽中声场空间的定位检测，，通据采集设备完成对水听器输出信号的采集和分析。这台装置采用了冲的方法，虽然对医用冲击波治疗机进行了定量的分析，但并未将冲击特性参数和临床治疗效果建立联系。虽然该台装置的检测对象并非医石机，但由于医用体外碎石机和医用体外治疗机的原理相同，为医用机冲击波的检测提供了开拓性的思路。与 Gross 不同的是，Perez 选取DF 水听器作为该台设备的传感器，相比水听器阵列，单个的 PVDF 水度和对声场空间数据采集的准确性相差较多。

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中国计量大学硕士学位论文间的距离，可由下式决定：21.8fzddr (2- 医用体外碎石机的冲击波重要声场特性医用体外碎石机冲击波的特性曲线如图 2.3 所示，相关标准指出，医用体外机的治疗效果和医用体外碎石机的声场特性有很大的关系，本文通过对医外碎石机焦点位置的正声压峰值、脉冲上升时间、脉冲宽度和焦域大小等特性，来评估冲击波波源的品质[6]。相关标准对以上声场特性参数的定义和如下[11-12]：
【学位授予单位】：中国计量大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH789

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