基于PID控制的恒压气腹机系统的设计与实现

发布时间：2021-04-02 07:38

　　在微创手术从诞生到现在蓬勃发展的几十年间,各类腔镜系统在医学领域得到了广泛的应用。气腹机是腔镜系统中的一种辅助设备,其作用是给患者的手术区域注入CO2气体,以拓展气腹空间来保持良好的手术视野。目前,市面上有不少气腹机仅有建立气腹的功能。而且,由于大多数的气腹系统结构相对简单,其保持气腹平衡的能力不是很理想,甚至某些场合并不能很好地维持气腹。本论文分析了传统的气腹机设备的性能缺陷,设计实现了一种改进型的压力恒定的气腹机。本论文实现的气腹机首先从机械结构上对传统的管路进行了结构改进。传统的管路为单个管路进入人体腹腔,本论文实现的改进型气腹机添加了一路实时测压气路。从腹腔压力的采集方式上,本论文实现的气腹机改进了传统的非实时腹压数据采集为实时采集,所以控制灵敏度和响应速度明显加快。其次,以单片机为核心加上减压阀、流量控制阀、压力传感器等一系列硬件,组成了系统的硬件系统。为了保证系统的安全,本系统把数据通讯和控制功能放置在两块单独的板卡上,其控制主控MCU均为Atmel公司的Atmeg2560型号的8Bit单片机。控制板卡核心任务为实现系统的气腹的建立、平衡等控制算法,而通讯板主要任务是连接上... 

【文章来源】：苏州大学江苏省

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．１狼牌２２３２气腹机??

１章绪论?基于ＰＩＤ控制的恒压气腹机系统的设计与实现??ｒ｜——??３６０?１?冊?０＾??ｍ?ｍ?＼ｐ＿?Ｑ?ｋｉｍｍ??ｄ」Ａ?ｉ?Ｈ?ｉ．．．．．．．ｉ．琴．．．—＾??０ｉ推味１??０４０?｛Ｔ?｜Ｔ?０５０?｜?！?１?！?ｉ??１?，??ｒ????Ｍ?ｉ?ｉ?，?ＪＸ????Ｌ?＾－ｚｚ．?ｄ?＾?ｂ?ｒ?ｚｚ：?ｚｒｒ？？．＜．Ｊｉ」！??ｓｃｒ＊？？＾?￣—?ｖ＾ｎ??，??????????ＫＫＨＵＰｔｌ?？＊＞??图１．２?Ｗｏｌｆ?２２３２气腹机的内部结构［１６］??Ｆｉｇｕｒｅ．?１．２?Ｔｈｅ?ｉｎｎｅｒ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?Ｗｏｌｆ?２２３２??美国的ｓｔｒｙｋｅｒ公司２０１７年上市的产品ＰｎｅｕｍｏＣｌｅａｒ［Ｉ７］气腹机是率先集成气体加??热、气体加湿、排烟功能三种额外功能的气腹机。其实物如下图１．３所示。由于气瓶??中的气体是由液态释压生成，所以其气体出口比较低。气体进入人体时，低温的Ｃ０２??会市走人体的部分体温。随之，病人会出现术后疼痛、细胞ｆｅ坏、手术部位炎症和手??术部位粘连等副作用［１８］［１９］ＰＱ］［２１］。临床证明，使用加热和加湿设备，可以显著保持人??体内部的体温，从而可以明显减少上述病症的发生概率，减缓发生副作用的严重程度??［２２］。该设备内部还集成了排烟的功能，这可以提高手术的操作效率。该设备添加了传??统气腹机没有的加热、加湿和排烟功能，对患者而言可以减少副作用和而对医生来说??可以提高手术效率。但是，在气腹压力的控制上，该设备还是延续了传统的单腔道的??控制方式。所以，经过分析，该设备在气腹调整上也不能达

基于ＰＩＤ控制的恒压气腹机系统的设计与实现?第丨章绪论??美国ＣＯＮＭＥＤ公司的ＡｉｒＳｅａｌ气腹机［２３１，实物如图１．４所示，突破了传统的气??路结构，在前端鞘卡上集成了三个腔道：进气通道、排烟通道和气密通道。其气密通??道首先实现了鞘卡的无阀入路，使系统的操作更加顺畅，其次，该气密通道会实时检??测气腹的压力，并且根据设定的腹压可实现实时对腹腔内的压力进行补偿和释放。而??且，在气腹有大量的漏气情况下，其补充气体和稳压气腹的功能依然十分的稳定。所??以该气腹机虽然没有上述其他气腹机所集成的加热、加湿的功能，但其控制精度和稳??定度非常高。ＡｉｒＳｅａｌ的气腹机性能非常卓越，但也有显著的缺点。该气腹机使用气??帘密封的方式在工作时候噪声比较大，并且在市场上其使用价格非常高，不能满足普??通患者的消费需求。??ＵｒＳｅａｌｌＦＳ????■■■??＾ＳＵＲＧＩＱＵＥＳＴ??■ＭＭＨＭＢＭＭＭＭＭＭＭＭＭａａｎａｍｉｌｌｌＵＭＩＩＩＵＩ?＇ｌｌ?－?Ｔ－＂?１１１?１１１Ｖ?ＩＴＵ?ＩＩ１１１．ＨＵＩ?１?Ｕ?１１ＵＩＩ?ｉ?Ｉ?Ｕ?．?ｉｌｉｌ｜－｜ｉｌ?ｉｎ?１＇ｎ?ｎ?．．．．．．ｎｒ?ｒ．?■?ｔｉ．．?ｎ．?ｉ?，ｒ?ｉ??图１．４?ＡｉｒＳｅａｌ气腹机??Ｆｉｇｕｒｅ．?１．４?ＡｉｒＳｅａｌ?ｉｎｓｕｆｆｌａｔｏｒ??国内气腹机市场紧跟国际市场的步伐，很多公司也生产出了压力控制相对稳定、??气体加热等特性的产品。桐庐精锐医疗器械有限公司生产的型号为Ｑ４００的气腹机。??设计了特殊的气阀注缓冲气结构，能够将脉冲的气流转换成平稳的气流。相当于对脉??冲气流进行了一级平滑滤波缓冲。该


本文编号：3114879