血液透析机液路优化设计及控制系统的开发

发布时间：2020-06-12 13:10

【摘要】：我国终末期肾病患者数量庞大且逐年递增,血液透析是比较成熟的替代疗法,能缓解患者症状,延长患者寿命。目前我国血液透析机市场主要被进口品牌占领,研发质优价廉的国产血液透析机不仅是我国医疗企业的追求,也对科技进步,医疗事业的发展具有重要意义。因此,本文做了相关研究工作。首先,本文在原有样机的基础上根据新的需求和更高的要求对其进行了优化,从系统完整性,安全性,精确性等各方面进行考虑,完善了体外循环系统和透析液配制系统。体外循环系统中,更换了血泵,增加了压力测量点,增加了静脉壶液位监测,重新设计了静脉夹结构。透析液配制系统中,对流量控制模块、超滤模块、温度控制模块和电导率模块均有不同程度的改进。除了结构优化以外,本文还分析了控制系统的具体需求,对嵌入式控制系统进行了整体设计,包括硬件平台和软件平台,确定了硬件系统结构和软件系统结构,并对软件系统采用的FreeRTOS实时操作系统作了初步配置。硬件系统结构体系采用集成化与模块化相结合的思想构建。对电源模块,通信电路,传感器测量电路,驱动电路,反馈电路等应用电路进行了详细分析与设计。对于传感器测量电路,设计实验并完成了传感器及其测量电路的标定,保证了测量系统的精度要求。接下来,设计了基于FreeRTOS实时操作系统的嵌入式软件控制系统。该系统根据需要将整体控制需求划分成了不同的任务,每个任务相互关联又相对独立,执行各自功能,完成控制目标。任务之间通过信号量、队列、任务通知等进行信息的同步,提高了系统的实时性与安全性。最后,分析并确定了任务优先级,调度方式,并详细设计了任务流程及控制算法。本文在对液路结构进行了优化的基础上,完成了新型血液透析机控制系统的设计和研制,根据行业标准进行的实验测试表明该样机在流量控制、超滤控制、温度控制、电导率控制等方面全面达标。
【图文】：

血液透析机液路优化设计及控制系统的开发

费森尤斯4008S

单泵,双泵,德国,透析剂量

（1）费森尤斯 4008S费森尤斯公司自成立以来已经推出了多款血液透析机，其 4008 系列血液透析机和5008系列血液透析机是目前市面上的主流机型，如图1-1和图1-2所示。其中，5008系列血透机功能强大，还可以作血液透析滤过等，4008 系列的最新产品 4008S 于 1999 年推出，该机型除了基本的血液透析功能以外，，还具有如下的新技术：1）血压监护仪（BPM）整合了各项功能，进一步简化了治疗者的操作。同时将重要医疗数值以图形化显示出来，便于人们理解；2）数据管理系统（TDMS）充分利用在线数据获取系统和管理工具，以一种更高效的方式进行日常透析；3）在线清除率监测系统（OCM）能够持续监控体内尿素有效清除率（K）、累积清除的血浆（Kt）或当前执行的透析剂量（Kt/V），并且能够在治疗过程中立即检测出血浆钠浓度并矫正既定的治疗目标下出现的可能偏差；4）人体成分监测仪（BCM）可以非侵入性的精确地测量出透析剂量应达到的 Kt/V（尿素清除指数）和尿素分布容积 V 值；5）可以使用 DIASAFE puls 细菌过滤器生成超纯透析液；6）可以使用碳酸氢盐干粉以避免碳酸氢盐浓缩液被微生物污染的潜在风险。在医院实际治疗中
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH77

【参考文献】