皮肤创面清创修复一体化装置设计及实验研究

发布时间：2017-07-20 16:28

  本文关键词：皮肤创面清创修复一体化装置设计及实验研究

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【摘要】：皮肤是人体的重要器官,它能够感觉刺激,排泄废物,调节体温和保护身体。然而外界因素或自身疾病会对皮肤造成损伤,这不仅带来痛苦,甚至还会危及生命。皮肤创面清创、修复是外科研究的热点和难点。传统的清创和修复方法不仅效率低下而且还会给患者带来极大的痛楚和严重的排斥反应,设计出无痛而高效的皮肤创面清创修复一体化方案及辅助装置对皮肤创面修复有着重要意义。针对上述问题,本文基于超声雾化和压力雾化技术设计出了集无痛清创和敷料涂覆促修复功能为一体的创面修复辅助装置。首先,本研究分析超声雾化空穴效应及压力雾化原理,以此为基础对一体化装置的总体方案及结构进行设计,接着具体设计超声清创模块的驱动电源,导流气道及供液控制方式,设计创面修复敷料涂覆模块管路灭菌方法,敷料低温保护方式及控制方法,最后研制样机,通过实验测试一体化装置的性能,研究其对皮肤创面清创修复的作用。在超声清创模块具体设计方面,主要针对超声喷头驱动电源,超声喷头气道及超声喷头供液方式三方面进行设计。设计出的驱动电源包括驱动方波信号产生及占空比调节电路,光电隔离电路,半桥功率放大电路,调谐匹配电路和相位差反馈频率跟踪电路。设计出与喷头匹配的气道及气罩,并对气道的三维模型进行流体仿真分析。通过5V TTL电平信号控制供液蠕动泵的开启,流速和方向,保证了超声喷头供液的稳定可控。在创面修复敷料涂覆模块设计方面,在分析了创面修复敷料对无菌和低温环境要求的特性的基础上,设计出输液管路酒精浸泡和进气管路薄膜过滤的灭菌方法,并分析相关控制顺序及操作流程,设计出能与装载修复敷料的注射泵配合使用的半导体制冷的敷料低温保护装置,并通过PID算法控制敷料温度稳定在设定的15℃左右。在实验研究方面,搭建了皮肤创面清创修复一体化装置实验样机,并对样机的超声清创模块及创面敷料涂覆模块进行性能测试,包括超声电源测试,引导气流对超声清创效率影响测试,超声清创除菌率测试,压力雾化涂覆参数测试和压力雾化涂覆效率测试,实验结果表明样机符合设计要求,具有良好的清创除菌和敷料涂覆效果,清创除菌率可达89%,清创和敷料涂覆效率得到显著提高。最后,使用样机对小鼠创面做创面清创修复对比实验,观察小鼠创面愈合率,15天后经实验样机处理过的小鼠创面愈合率达61%,明显优于自然愈合的情况,结果表明该清创修复一体化方案及装置对创面愈合有着积极有效的促进作用。
【关键词】：皮肤创面 超声清创 敷料涂覆 一体化装置 创面修复
【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH784
【目录】：

• 中文摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-21
• 1.1 课题背景及研究意义10-11
• 1.2 皮肤创面修复技术及辅助装置研究现状分析11-19
• 1.2.1 皮肤创面清创技术及辅助装置研究现状11-14
• 1.2.2 皮肤创面促修复技术及辅助装置研究现状14-17
• 1.2.3 国内外研究现状分析17-19
• 1.3 主要研究内容19-20
• 1.4 本章小结20-21
• 第二章 清创修复一体化装置机理分析及总体方案设计21-31
• 2.1 引言21
• 2.2 创面清创修复方法选择与分析21-23
• 2.3 清创及敷料涂覆方法机理分析23-28
• 2.3.1 超声清创空化效应机理分析23-25
• 2.3.2 压力雾化机理分析25-28
• 2.4 清创修复一体化装置总体方案设计28-29
• 2.5 清创修复一体化装置控制流程设计29-30
• 2.6 本章小结30-31
• 第三章 一体化装置超声清创模块设计及分析31-45
• 3.1 引言31
• 3.2 超声清创模块总体方案设计与分析31-33
• 3.3 超声清创喷头驱动电源设计33-40
• 3.3.1 超声电源总体方案设计33-34
• 3.3.2 方波信号产生与占空比调节34-36
• 3.3.3 光电隔离36-37
• 3.3.4 半桥功率放大电路37-38
• 3.3.5 超声压电换能器调谐匹配38
• 3.3.6 超声压电换能器频率跟踪38-40
• 3.4 超声清创喷头气道设计与仿真40-41
• 3.5 超声清创喷头供液方式设计41-43
• 3.6 本章小结43-45
• 第四章 一体化装置创面修复敷料涂覆模块设计及分析45-55
• 4.1 引言45
• 4.2 创面修复敷料涂覆模块总体方案流程45-47
• 4.3 创面修复敷料涂覆模块除菌管路设计47-48
• 4.3.1 输液管路除菌方案设计47-48
• 4.3.2 压力气体除菌方案设计48
• 4.4 创面修复敷料低温保护方案设计48-54
• 4.4.1 半导体制冷原理分析48-50
• 4.4.2 皮肤修复敷料制冷装置硬件设计50-52
• 4.4.3 PID温度控制52-54
• 4.5 本章小结54-55
• 第五章 皮肤创面清创修复一体化装置实验研究55-68
• 5.1 引言55
• 5.2 清创修复一体化装置样机搭建55-56
• 5.3 清创修复一体化装置样机超声清创模块实验测试56-61
• 5.3.1 超声驱动电源信号测试56-57
• 5.3.2 超声清创喷头谐振频率漂移测试57-58
• 5.3.3 引导气流压力对清创效率影响58-59
• 5.3.4 超声清创除菌率测试59-61
• 5.4 清创修复一体化装置样机敷料涂覆模块实验测试61-64
• 5.4.1 修复敷料压力雾化涂覆气液流量关系测试61-63
• 5.4.2 压力雾化涂覆效率测试63-64
• 5.5 老鼠皮肤创面清创修复实验64-67
• 5.6 本章小结67-68
• 第六章 总结与展望68-70
• 6.1 总结68-69
• 6.2 展望69-70
• 参考文献70-77
• 攻读学位期间本人出版或公开发表的论著、论文77-78
• 致谢78-79

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本文编号：568997