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肿瘤热疗仪的温控技术研究
资料介绍
热疗是继手术、放射治疗、化学治疗和免疫疗法之后的第五种治疗肿瘤的新方法,其原理是利用加热的方法来治疗肿瘤,使肿瘤组织上升到有效治疗温度,并维持一定的时间,以达到使肿瘤消融的目的。热疗能够有效地杀伤恶性肿瘤细胞,提高病人的生存质量,延长病人的生命,而且与放疗、化疗产生互补的作用。
加温的治疗效果与温度、作用时间有着密切关系,癌细胞对温度极其敏感。因此,热疗中的温度测控有着十分重要的意义,可以说,热疗中能否准确测温和精确控温是取得疗效的一个关键问题。
热电偶冷端补偿方法通常主要单独采用硬件进行补偿,存在电路复杂的缺点,本课题研究了热电偶冷端补偿方法,利用PN结的温度特性设计了补偿电路,并结合算法补偿,不仅简化了电路而且实现了精确测温。热疗温度控制对象存在纯滞后特性,本文针对该特性,在Smith预估器的基础上,用模糊控制方法调整改进型Smith预估器的滤波时间常数,使其随被控对象参数的变化而变化。并结合模糊PID控制与自适应Smith预估控制给出一种模糊Smith智能控制方法。在前人分析的生物热传递方程的基础上,建立一种典型的热疗数学模型。通过对该模型进行Matlab仿真研究,结果表明模糊Smith智能控制方法改善了控制性能,使温度控制系统的鲁棒性和抗干扰性得到了显著提高。
在仿真研究的基础上,以C8051F340单片机为核心微控制器设计了嵌入式热疗温度控制系统。虽然C8051F340已集成A/D转换功能,但其分辨率只有十位。为提高测温精度并降低成本,选用了带串行SPI接口的12位A/D芯片MAX187。避免使用“PC机+采集卡”的传统数据采集模式,在嵌入式模块中完成测温和控温功能,提高了系统实时性。嵌入式系统是肿瘤热疗仪的智能化部件,它保证了系统安全正常工作,以达到最佳治疗效果。
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资料：bitboy
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