手术钳夹持力测试系统与猪胃组织拉伸力学性能的研究

发布时间：2017-08-03 18:06

  本文关键词：手术钳夹持力测试系统与猪胃组织拉伸力学性能的研究

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【摘要】：本课题研究设计了用于测定手术钳夹持力的虚拟仪器测试系统,旨在探求一种夹持力检测方案,从而为微创手术环境提供实时、准确的力反馈信号,更好的辅助医生开展微创手术。依据测定的夹持力数值,开展了猪胃软组织的一维拉伸力学实验,测试了软组织的力学响应特征,旨在更好的理解软组织的力学特性,为微创器械与软组织界面的交互作用机理研究提供实验数据。通过参考国内外相关文献及研究现状,课题设计了一种测定手术钳夹持力的虚拟仪器测试系统。测试系统初始信号的获取选用了薄膜压力传感器,依据所选传感器的检测原理及特征参数,设计了传感器专用的信号调理模块,包括：基于芯片LM27313的电源电路、半桥单臂电桥电路、基于芯片INA128的仪表放大电路、基于芯片OP07CP的二阶压控低通滤波电路,有效的实现了对模拟电压信号的处理与传输。采用研华公司的USB-4704数据采集板卡对模拟电信号进行有效的采样,完成A／D转换,实现与上位机的通信。基于图形化的开发环境LabVIEW完成了上位机软件的编制,实现了软件的测试控制功能,包括采样参数的设置、数据的读取与处理、图像的实时显示与存储等基本功能。基于标定后的测试系统,进行了手术钳夹持猪胃软组织时的力学测试,结果显示夹持力为14.2±0.05N,该结果符合测试要求。依据测定的手术钳夹持力数值,利用微控电子万能材料试验机(HY0580),设计了猪胃软组织的一维拉伸力学实验,包括加载-卸载、应力松弛、蠕变、拉伸断裂。对实验后的数据进行了均值、方差、归一化、F检验、t检验等有效处理,分析对比了处理后力学响应间的差异,对软组织的力学响应特征进行了阐释,说明了猪胃软组织的粘弹性、非线性、滞后性以及各向异性。针对猪胃软组织力学响应特征的差异,从猪胃软组织的不同位置(大弯、小弯)、不同胃层(浆膜-肌肉层、粘膜-粘膜下层)和不同方向(横、纵)的结构性、功能性差异出发,做出了合理的解释。
【关键词】：虚拟仪器 调理电路 数据采集板卡USB-470 LabVIEW 力学响应
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R608;TP274
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-22
• 1.1 引言11
• 1.2 国内外的研究现状11-17
• 1.2.1 力反馈系统研究11-16
• 1.2.2 软组织力学的研究16-17
• 1.3 相关理论分析17-20
• 1.3.1 测试系统的相关理论17
• 1.3.2 生物软组织的相关理论17-19
• 1.3.3 数理统计的相关理论19-20
• 1.4 选题意义及研究内容20-22
• 1.4.1 选题意义20
• 1.4.2 研究内容20-22
• 第2章 测试系统的硬件设计22-32
• 2.1 系统简介22-23
• 2.2 手术钳的力学模型23-25
• 2.3 传感器方案25
• 2.4 传感器调理电路设计25-30
• 2.4.1 电源电路设计25-26
• 2.4.2 电桥电路设计26-27
• 2.4.3 放大电路设计27-28
• 2.4.4 滤波电路设计28-30
• 2.5 数据采集板卡USB-470430-32
• 第3章 测试系统的软件设计及测量结果32-41
• 3.1 软件简介32
• 3.2 软件流程32-33
• 3.3 应用开发软件LABVIEW33-37
• 3.3.1 数据的采集34-35
• 3.3.2 数据处理35-36
• 3.3.3 数据的显示36-37
• 3.3.4 数据的存储37
• 3.4 测试系统的标定37-38
• 3.5 测试结果38-40
• 3.6 本章小结40-41
• 第4章 猪胃组织在拉伸作用下的力学特性41-51
• 4.1 生物特性简介41
• 4.2 材料和方法41-44
• 4.2.1 实验材料41-42
• 4.2.2 实验设备42-43
• 4.2.3 实验方法43-44
• 4.3 实验数据分析44
• 4.4 实验结果44-50
• 4.4.1 加载-卸载实验结果44-45
• 4.4.2 应力松弛实验结果45-47
• 4.4.3 蠕变实验结果47-48
• 4.4.4 拉伸断裂实验结果48-50
• 4.5 本章小结50-51
• 第5章 猪胃组织拉伸力学特性的分析51-54
• 5.1 力学响应简介51
• 5.2 胃壁的结构51-52
• 5.3 胃壁的各向异性52-53
• 5.4 胃壁的功能53
• 5.5 本章小结53-54
• 结论与展望54-56
• 致谢56-57
• 参考文献57-61
• 攻读硕士学位期间发表的论文61

【共引文献】

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 李莲芝;汽车变速箱质量问题追溯的理论方法研究[D];吉林大学;2011年

2 游源;MPT建模方法研究及其应用[D];华中科技大学;2011年

3 吕敬亮;几类随机生物种群模型性质的研究[D];哈尔滨工业大学;2011年

4 张俊;迷宫流道灌水器水力与抗堵性能评价及结构优化研究[D];西安交通大学;2009年

5 孟祥印;飞行甲板总布置设计中的若干问题研究[D];哈尔滨工程大学;2011年

6 徐驰;基于摩擦力在线测量的化学机械抛光终点检测技术研究[D];大连理工大学;2011年

7 施小成;ROV工作母船动力定位控制系统研究[D];哈尔滨工程大学;2001年

8 金晓军;双相不锈钢管道焊接质量控制和安全评定的研究[D];天津大学;2004年

9 刘少东;星载有限电扫描天线的研究[D];西安电子科技大学;2005年

10 马震;游客感知景区服务质量评价研究[D];西北大学;2010年

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本文编号：615618