无线供能弹性缩放式人工肛门括约肌系统研究

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1、申请上海交通大学硕士学位论文无线供能弹性缩放式人工肛门括约肌系统研究国家自然科学基金资助项目学校：上海交通大学系院：仪器科学与工程系学科专业：仪器科学与技术硕士生：颜胜学号：1120359024指导教师：颜国正教授上海交通大学电子信息与电气工程学院二〇一五年一月DissertationSubmittedtoShanghaiJiaoTongUniversityfortheDegreeofMasterELASTICSCALINGARTIFICIALANALSPHINCTERSYSTEMBASEDONWIRELESSENERGYTRANSMISS

2、IONRESEARCHSupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChinaUniversity:ShanghaiJiaoTongUniversityDepartment:InstrumentScienceandEngineeringMajor:InstrumentScienceandEngineeringCandidate:YanShengStudentID:1120359024Advisor:Prof.YanGuozhengSchoolofElectronicsandElectricE

3、ngineeringShanghaiJiaoTongUniversityJanuary,2015上海交通大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文《无线供能弹性缩放式人工肛门括约肌系统研究》，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中己经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：曰期：年01月W曰上海交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关

4、保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密口，在_年解密后适用本授权书。本学位论文属于不總W。(请在以上方框内打“V”）学位论文作者签名：日期：年〇

5、月日无线供能弹性缩放式人工肛门括约肌系统研究摘要肛门失禁严重影响患者的正常生活，严重的肛门失禁患者常采用肠造口术，但肠造口给患者带来沉重的生理与心理负担。寻找替代肠造口术的治疗方式，一直是研究的

6、难点与热点，人工肛门括约肌研究在这样背景下应运而生。但现有的人工肛门括约肌在假体结构、控制方式、便意重建、系统结构等方面存在诸多缺点，设计符合植入要求的人工肛门括约肌系统成为医工结合学科的重要研究内容。本文依托国家自然基金（NO.31170968），结合课题组多年的研究成果，开展了无线供能弹性缩放式人工肛门括约肌系统（ElasticScalingofArtificialAnalSphincterSystem,ES-AASS）研究。本文的研究内容主要有以下几点。1.对水囊式人工肛门括约肌系统（ArtificialAnalSphincterSy

7、stem,AASS）进行了植入式活体动物实验，实验动物为两只比格犬，实验时间为7周。在实验过程中，系统的有效性、安全性得到验证，同时系统存在的不足主要有以下三点：首先系统植入时需要进行肠吻合术，对实验对象造成一定伤害影响实验效果，研制无需直肠吻合术的假体是本文重点之一；其次系统的“便意”提取不稳定，“便意”采集模块有待优化；最后在充电过程，系统出现工作不稳定的情况，研制在充电过程中能够保证植入式系统稳定工作的无线能量传输系统（WirelessEnergyTransmission,WET），也是本文的关键内容之一。2.设计新型弹性缩放式人工肛

8、门括约肌假体。从总体结构而言，弹性缩放式假体无需水囊式假体包含的水泵与储液囊袋，有效减少系I统的复杂度与总体质量，并杜绝水囊式假体渗漏现象。同时假体设计了拧合机构，植入时无需进行直肠吻合术。3.根据新式假体，改进体内控制电路设计，设计多路压力采集电路，用于更准确提取“便意”；加入温度测量模块，实时测量无线能量传输过程中，体内接收线圈的温度，并控制充电强度使温度在安全范围内。4.设计稳定性更好的无线能量接收模块：设计以BQ24072为核心的电源管理芯片，有效解决电池充电过程中肛门括约肌系统不能稳定工作的问题，为系统提供稳定的能量供应。5.研究

9、无线能量传输系统，以提高传输效率与系统稳定性为优化目标进行研究与实验。分析频率分叉现象，并以调节等效负载的方式，避免频率分叉现象发生。在线圈结构方面进行优化：采用多股litz线代