腹膜透析仪的研发与设计

发布时间：2017-08-15 23:20

  本文关键词：腹膜透析仪的研发与设计

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【摘要】：随着我国终末期肾病(end-stage renal disease,ESRD)人数的增加,对于腹膜透析治疗需求的人也随之递增,而现阶段国产的腹膜透析设备较少,其中腹膜透析仪的相关研究也较少。本文研究设计了一种腹膜透析仪,可以提高透析质量以及提高患者的家庭生活质量。透析仪主要包括机械系统和电气构成,其中机械系统由加热系统、称重系统、一次性卡匣管路系统、辅助动力源等构成;电气部分主要包括电气控制硬件及下位机和上位机程序。对于机械系统包括:系统的动力源的选择与设计,确定了以重力为主,泵为辅助的方式供液方案;透析仪的加热系统设计、透析液计量系统设计、透析液控制阀系统设计、管路系统设计以及整体支架系统设计;对于辅助动力源的进行设计,从传动系统到试验器件的装夹;重点对一次性卡匣设计进行设计,利用SolidWorks建立三维模型并借助SolidWorks Flow Simulation进行仿真分析,分析腹膜透析的补充袋供液、最末袋供液、透析液注入、废液排出四个过程中对应的压力及流速分布,重点关注透析液注入以及废液排出两个过程的相关参数,对于整个一次性卡匣管路的可行性进行仿真。对于电气控制部分包括完成腹膜透析仪的控制硬件部分电气控制原理图、布局图和配线图,主要电气元件的硬件设计等。软件设计包括以LabVIEW为上位机的界面设计和软件编程、西门子PLC的步进电机运动控制程序、液控阀组程序、温度传感器和重力传感器的模拟量转换程序的编程、基于OPC技术的LabVIEW与西门子PLC数据通讯设计、患者每次完成透析相应信息的记录。对本文的腹膜透析仪试验样机进行了部分试验证工作。主要包括一次卡匣及管路系统的可行性;上位机对透析仪各个透析子过程的控制。
【关键词】：腹膜透析仪 LabVIEW 数据库 机电一体化
【学位授予单位】：上海工程技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH789
【目录】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 绪论12-21
• 1.1 课题的研究背景与实际意义12-13
• 1.2 国内外文献综述13-18
• 1.2.1 腹膜透析13-17
• 1.2.2 虚拟仪器技术发展现状17-18
• 1.3 课题的来源及主要研究内容18-21
• 1.3.1 课题来源18-19
• 1.3.2 主要研究内容19-21
• 第二章 腹膜透析机械系统设计21-35
• 2.1 腹膜透析供液特点21
• 2.2 供液方法的介绍与选择21-24
• 2.2.1 常用供液方法的介绍21-23
• 2.2.2 供液方法的选择23-24
• 2.3 温控系统设计24-28
• 2.3.1 常用加热方式的介绍24-25
• 2.3.2 加热方式的选择25-26
• 2.3.3 温度传感器及选择26-28
• 2.4 透析液计量系统的设计28-29
• 2.5 透析液控制阀的设计29-31
• 2.5.1 电磁铁作用力的测量与计算29-31
• 2.6 管路系统的设计31-33
• 2.6.1 透析液的预热31-32
• 2.6.2 透析液送入腹腔32-33
• 2.6.3 排出废液33
• 2.7 整体支架设计33-34
• 2.8 本章小结34-35
• 第三章 辅助动力源设计35-45
• 3.1 辅助动力源的设计35-37
• 3.1.1 步进电机的选取35-37
• 3.2 传动部件的设计37-44
• 3.2.1 步进电机传动接头设计37
• 3.2.2 丝杠副37-38
• 3.2.3 注射器连接头38-41
• 3.2.4 辅助动力源传动系统41
• 3.2.5 注射器空筒夹具41-44
• 3.3 本章小结44-45
• 第四章 一次性卡匣设计45-59
• 4.1 一次性卡匣的性能要求45
• 4.2 一次性卡匣的材料45-47
• 4.3 一次性卡匣内部管路设计47-48
• 4.3.1 管道控制节点47-48
• 4.4 一次性卡匣管路流程48-52
• 4.4.1 透析液的补充49-50
• 4.4.2 透析液的注入50-51
• 4.4.3 透析液的排出51-52
• 4.5 一次性卡匣管路仿真分析52-57
• 4.5.1 模型建立52
• 4.5.2 仿真过程52-57
• 4.6 一次性卡匣试验样品57-58
• 4.7 本章小结58-59
• 第五章 腹膜透析仪电气控制59-74
• 5.1 腹膜透析仪控制系统的总方案59-63
• 5.1.1 控制系统组成59
• 5.1.2 控制系统的设计要求59-60
• 5.1.3 控制原理图设计60-61
• 5.1.4 控制电路设计61
• 5.1.5 PLC外部电路设计61-63
• 5.2 LabVIEW及虚拟仪器63-67
• 5.2.1 LabVIEW简介及特点63
• 5.2.2 虚拟仪器的概念及特点63-64
• 5.2.3 LabVIEW编程语言64
• 5.2.4 基于OPC技术的上下位软件通讯设计64-65
• 5.2.5 通讯方案与实现65-67
• 5.3 上位机软件开发67-73
• 5.3.1 主程序流程图设计67-68
• 5.3.2 透析循环程序68-70
• 5.3.3 腹膜透析仪主界面设计70-71
• 5.3.4 透析数据的记录71-73
• 5.4 本章小结73-74
• 第六章 试验设计与分析74-76
• 6.1 实验装置74
• 6.2 实验及分析74-76
• 第七章 总结与展望76-78
• 7.1 总结76
• 7.2 展望76-78
• 参考文献78-81
• 附录81-86
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及取得的相关科研成果86-87
• 致谢87-88

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本文编号：680371