水平旋转式细胞种植支架装置的设计与实现
发布时间：2021-05-10 18:04
在冠状动脉粥样硬化性疾病的研究中,血管支架植入后的支架内再狭窄与血栓形成是其临床应用面临的两大瓶颈问题。而研究表明,支架植入术后,保持内皮及其功能的完整性可以显著降低支架内再狭窄率和支架内血栓形成率,揭示了促进支架表面快速内皮化是改善其有效性、安全性的重要途径。近年来细胞种植支架因其具有良好的促内皮化效应而被广泛关注。体外经细胞种植的血管支架,在支架植入后能直接代替受损细胞行使正常功能。目前体外种植方法多为静态培养法,但是该方法制约了细胞在支架表面的生长均匀性、粘附数量等,而动态三维细胞培养技术由于实现了对细胞体内生长环境的高度模拟,为解决上述难题提供了契机。因此,本文立足于优化细胞种植支架技术,专注于拥有自主知识产权、价格低廉、自动化程度较高、操作简单的、具备独立种植能力的水平旋转式细胞种植支架装置的设计,主要完成的研究内容如下:（1）细胞种植支架装置的设计1)完成装置各个工作模块的硬件电路设计,其中,硬件设计以STM32F103为核心,结合继电器、环形加热管、模拟温度传感器PT100、模数转换器ADS1234等实现温度数据采集转化等,基于步进电机实现对转速的连续调节控制;基于Sol...
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 课题研究背景
1.2 国内外研究现状
1.2.1 血管支架研究现状
1.2.2 细胞种植支架研究现状
1.2.3 细胞种植技术研究现状
1.3 本文研究意义、研究内容及创新点
1.3.1 研究意义
1.3.2 研究内容
1.3.3 研究创新点
2 控制系统总体设计
2.1 水平旋转培养法设计分析
2.2 总体设计
2.2.1 系统构架设计
2.2.2 主控芯片选型
2.2.3 LabVIEW概述
2.3 设计指标
2.4 本章小结
3 硬件设计
3.1 STM32F103CBT6最小系统设计
3.2 电源电路
3.3 温度采集及转换模块
3.3.1 温度传感器选择及其接口电路
3.3.2 温度采集电路
3.4 控制执行电路
3.4.1 加热方式选择
3.4.2 电机选型及接口电路
3.4.3 执行控制电路
3.5 EEPROM存储电路
3.6 JTAG接口电路
3.7 串口通信模块
3.8 人机交互模块设计
3.8.1 红外遥控模块
3.8.2 液晶显示模块
3.9 PCB布板及模具设计
3.9.1 PCB布板
3.9.2 培养模具设计
3.10 本章小结
4 硬件控制程序设计
4.1 程序开发环境
4.2 程序设计
4.2.1 寄存器配置
4.2.2 主程序流程图
4.3 PWM电机控制算法
4.4 温度转换及处理
4.4.1 ADS1234工作原理
4.4.2 温度采集程序流程图
4.4.3 温度换算
4.4.4 温度校准
4.4.5 增量式PID控制算法
4.4.6 PID参数整定
4.5 红外遥控及解码
4.6 串口通信
4.7 本章小结
5 LabVIEW上位机设计
5.1 通信协议设计
5.2 串口配置
5.3 模拟转盘
5.4 发送读取指令
5.5 串口数据读取
5.6 串口数据写入及响应程序
5.7 上位机界面设计
5.8 本章小结
6 装置性能测试与初步验证
6.1 装置组装及操作
6.1.1 装置组装
6.1.2 装置操作说明
6.2 装置性能测试
6.2.1 电源电路纹波测试
6.2.2 控制性能及显示一致性测试
6.3 装置工艺参数优化
6.3.1 细胞支架制备
6.3.2 实验设计
6.3.3 实验结果及分析
6.4 最优参数下的细胞支架均匀性验证
6.5 本章小结
7 总结与展望
7.1 总结
7.2 展望
致谢
参考文献
附录
A. 作者攻读硕士期间的科研成果
B. 作者攻读硕士学位期间参与的科研项目
【参考文献】：
期刊论文
[1]三维细胞培养技术的发展及其在干细胞和肿瘤细胞中的应用[J]. 赵典典,侯玲玲,张婧思,胡红刚,晏琼. 中国细胞生物学学报. 2015(08)
[2]基于Ziegler-Nichols法则的PID控制器参数整定[J]. 东方. 自动化与仪器仪表. 2015(07)
[3]基于STM32的可太阳能充电的PM2.5监控系统[J]. 吕玉翔,张衡,王思蕾. 信息通信. 2015(06)
[4]基于PT100铂热电阻的高精度测温系统的设计[J]. 严长城,应贵平. 机电工程技术. 2015(03)
[5]内皮祖细胞捕获支架的研究进展[J]. 李超,赵向东. 重庆医学. 2014(35)
[6]种植骨髓间充质干细胞脑血管支架的性能评价[J]. 唐瑛,刘李娜,王庆敏,刘畅,杨义力. 中国组织工程研究. 2014(34)
[7]基于增量式PID控制算法的恒温控制系统[J]. 刘艳春,赵立双. 信息技术. 2014(02)
[8]内皮祖细胞捕获支架预防支架内再狭窄的研究进展[J]. 李宾,刘静,甘受益,葛雄. 现代中西医结合杂志. 2013(33)
[9]肿瘤细胞三维培养支架、血管及细胞间的相互作用[J]. 胡雪峰,郑立,赵劲民. 中国组织工程研究. 2013(42)
[10]间充质干细胞在动脉粥样硬化治疗中的研究进展[J]. 刘佳佳,张亦婷,彭航,刘鹏霞. 生物工程学报. 2013(11)
博士论文
[1]血管内皮祖细胞的基因修饰与体外三维培养的研究[D]. 王海燕.中国协和医科大学 2010
硕士论文
[1]肺癌气体检测气路设计[D]. 张佳佳.重庆大学 2014
[2]组织工程血管种子细胞培养和种植的实验研究[D]. 于川川.东华大学 2009
[3]旋转培养制备内皮细胞种植血管内支架的初步研究[D]. 曹怡.重庆大学 2008
本文编号：3179811
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 课题研究背景
1.2 国内外研究现状
1.2.1 血管支架研究现状
1.2.2 细胞种植支架研究现状
1.2.3 细胞种植技术研究现状
1.3 本文研究意义、研究内容及创新点
1.3.1 研究意义
1.3.2 研究内容
1.3.3 研究创新点
2 控制系统总体设计
2.1 水平旋转培养法设计分析
2.2 总体设计
2.2.1 系统构架设计
2.2.2 主控芯片选型
2.2.3 LabVIEW概述
2.3 设计指标
2.4 本章小结
3 硬件设计
3.1 STM32F103CBT6最小系统设计
3.2 电源电路
3.3 温度采集及转换模块
3.3.1 温度传感器选择及其接口电路
3.3.2 温度采集电路
3.4 控制执行电路
3.4.1 加热方式选择
3.4.2 电机选型及接口电路
3.4.3 执行控制电路
3.5 EEPROM存储电路
3.6 JTAG接口电路
3.7 串口通信模块
3.8 人机交互模块设计
3.8.1 红外遥控模块
3.8.2 液晶显示模块
3.9 PCB布板及模具设计
3.9.1 PCB布板
3.9.2 培养模具设计
3.10 本章小结
4 硬件控制程序设计
4.1 程序开发环境
4.2 程序设计
4.2.1 寄存器配置
4.2.2 主程序流程图
4.3 PWM电机控制算法
4.4 温度转换及处理
4.4.1 ADS1234工作原理
4.4.2 温度采集程序流程图
4.4.3 温度换算
4.4.4 温度校准
4.4.5 增量式PID控制算法
4.4.6 PID参数整定
4.5 红外遥控及解码
4.6 串口通信
4.7 本章小结
5 LabVIEW上位机设计
5.1 通信协议设计
5.2 串口配置
5.3 模拟转盘
5.4 发送读取指令
5.5 串口数据读取
5.6 串口数据写入及响应程序
5.7 上位机界面设计
5.8 本章小结
6 装置性能测试与初步验证
6.1 装置组装及操作
6.1.1 装置组装
6.1.2 装置操作说明
6.2 装置性能测试
6.2.1 电源电路纹波测试
6.2.2 控制性能及显示一致性测试
6.3 装置工艺参数优化
6.3.1 细胞支架制备
6.3.2 实验设计
6.3.3 实验结果及分析
6.4 最优参数下的细胞支架均匀性验证
6.5 本章小结
7 总结与展望
7.1 总结
7.2 展望
致谢
参考文献
附录
A. 作者攻读硕士期间的科研成果
B. 作者攻读硕士学位期间参与的科研项目
【参考文献】：
期刊论文
[1]三维细胞培养技术的发展及其在干细胞和肿瘤细胞中的应用[J]. 赵典典,侯玲玲,张婧思,胡红刚,晏琼. 中国细胞生物学学报. 2015(08)
[2]基于Ziegler-Nichols法则的PID控制器参数整定[J]. 东方. 自动化与仪器仪表. 2015(07)
[3]基于STM32的可太阳能充电的PM2.5监控系统[J]. 吕玉翔,张衡,王思蕾. 信息通信. 2015(06)
[4]基于PT100铂热电阻的高精度测温系统的设计[J]. 严长城,应贵平. 机电工程技术. 2015(03)
[5]内皮祖细胞捕获支架的研究进展[J]. 李超,赵向东. 重庆医学. 2014(35)
[6]种植骨髓间充质干细胞脑血管支架的性能评价[J]. 唐瑛,刘李娜,王庆敏,刘畅,杨义力. 中国组织工程研究. 2014(34)
[7]基于增量式PID控制算法的恒温控制系统[J]. 刘艳春,赵立双. 信息技术. 2014(02)
[8]内皮祖细胞捕获支架预防支架内再狭窄的研究进展[J]. 李宾,刘静,甘受益,葛雄. 现代中西医结合杂志. 2013(33)
[9]肿瘤细胞三维培养支架、血管及细胞间的相互作用[J]. 胡雪峰,郑立,赵劲民. 中国组织工程研究. 2013(42)
[10]间充质干细胞在动脉粥样硬化治疗中的研究进展[J]. 刘佳佳,张亦婷,彭航,刘鹏霞. 生物工程学报. 2013(11)
博士论文
[1]血管内皮祖细胞的基因修饰与体外三维培养的研究[D]. 王海燕.中国协和医科大学 2010
硕士论文
[1]肺癌气体检测气路设计[D]. 张佳佳.重庆大学 2014
[2]组织工程血管种子细胞培养和种植的实验研究[D]. 于川川.东华大学 2009
[3]旋转培养制备内皮细胞种植血管内支架的初步研究[D]. 曹怡.重庆大学 2008
本文编号：3179811
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