人工肛门括约肌系统便意感知重建

针对现有人造肛门括约肌系统在便意感知功能上数据获取方式和分析方法的缺陷,设计了一个便意感知重建系统.该系统主要包括传感器模块、数据采集存储模块的设计以及数据分析算法.通过多传感器与数据采集存储模块的配合重建患者直肠表面压力的分布变化情况,并提出基于主元分析(PCA)法和支持向量机(SVM)的便意预测模型(PCA-SVM).结果表明:上臂轴向和径向以及中臂径向位置的压力信号与便意产生有显著联系,选择基于高斯核函数的SVM算法,取惩罚因子C=0.059 5和核函数宽度σ=0.953 6对有效压力指标向量进行便意分类预测,与前馈神经网络模型相比,具有较高的预测准确度,满足人造肛门括约肌系统便意感知功能的要求.     

新人造肛门括约肌系统充电模块热分析与控制

仿耻骨式人造肛门括约肌系统(PAAS)采用经皮能量传输(TET)为集成在充电模块内部的锂电池进行充电,使系统可长期稳定地在活体内工作.很多体内实验表明,无线充电过程中产生的大量热量对PAAS植入后充电模块附近活体组织的生物安全性不利,故需对无线充电过程进行合理规划.本文通过分析充电模块内部各组件的热传导关系,建立充电模块内部热阻模型,并利用体外实验对该模型进行验证及修正,经修正后的模型可以可靠地描述充电过程中活体组织温度变化情况.基于修正后的模型,本文制定了体内实验过程中单次最大连续无线充电时间,从而提高体内实验中PAAS的生物安全性,进而延长PAAS植入时间.     

人工肛门括约肌性能与生物相容性的动物实验

设计动物实验,验证优化设计后人工肛门括约肌系统功能性和生物相容性.实验分别在术前和术后第1、4d,第1、2、4、5周,从2条Beagle犬颈静脉抽取血样进行血清化学分析.分析参数包括:总蛋白,白蛋白,总胆红素,天冬氨酸转氨酶,尿素氮,肌酐酸和高敏C反应蛋白.实验结果表明:系统各模块功能正常,肝功能指标总胆红素含量正常,天冬氨酸转氨酶术后略高于正常范围,术后2周恢复正常;肾功能指标尿素氮正常,肌酐酸含量在正常范围内波动;总蛋白和白蛋白含量术后虽有波动,但均恢复至正常范围;炎性因子高敏C反应蛋白含量未发生变化,表明体内无感染炎症现象;各血样指标显示人工肛门括约肌对Beagle犬生理功能并未造成不良影响.     

人造肛门括约肌经皮无线供能系统安全性及相容性分析

通过仿真与实验相结合,对人造肛门括约肌经皮无线供能系统的生物安全性问题及植入后的生物相容性问题进行研究.生物安全性研究基于生物电磁辐射量仿真及供能时的温升情况.生物相容性研究基于活体实验中供能系统周围组织切片染色实验结果.生物安全性研究结果表明,经皮无线供能系统在谐振频率为110 kHz,发射端输出功率为10 W的实验环境下,生物电磁安全性优异,局部比吸收率远低于国际人体电磁安全标准;且经过30 min的快速充电,系统温升仅为2.81℃,低于温升阈值4.8℃,具有较好的温控安全性.无线供能系统的切片染色实验结果表明,采用聚醚醚酮外壳能够显著减少免疫排斥,提升系统的生物相容性.     

双轴驱动式人造肛门括约肌系统经皮无线供能

作为植入式医疗设备的一种,双轴驱动式人造肛门括约肌(BAAS)系统的经皮无线供能(TET)系统在植入活体后,受到增生包裹等体内环境的影响,面临耦合性能明显低于体外实验的问题,降低了其在医疗中的实用价值.结合现有BAAS的TET系统实验结果,针对受增生包裹导致的传输角度等问题,对现有TET系统的参数进行分析研究,得出了传输角度与传输效率的关系曲线.实验结果表明,在传输距离为30 mm时,传输效率仍可达到60%以上.在传输距离为30 mm条件下,传输角度为20°时,传输效率的均值可达到66.65%;传输角度为30°时,传输效率的均值可达到59.96%.发射线圈充电温度最大值为23℃,充电温度不会对人体造成低温烫伤的情况,满足BAAS系统性能要求,达到了在传输距离较远时仍可高效率传输能量的目的.     

低电压超低功耗人工耳蜗植入体芯片设计

基于台积电TSMC 0.35μm 3.3V标准半导体工艺,完成一款低电压、超低功耗人工耳蜗植入体芯片设计与流片.首先,基于目标工艺设计一套2.0V低电压标准单元库,完成电路结构设计、特征化提取和版图设计;其次,以2.0V低电压标准单元库为目标工艺库,完成植入体芯片综合及物理设计,引入基于蒙特卡罗仿真的统计静态时序分析方法,提高低电压路径的时序收敛性.测试结果显示:当工作电压由3.3V降至2.0V时,人工耳蜗植入体芯片功能正常,全芯片功耗下降了74.7%.     

无线抄表系统低功耗控制电路的设计与实现

智能小区无线抄表系统可以提高燃气抄表系统的自动化程度,简化抄表流程,在我国还处于起步阶段.文章利用新型的单片机芯片及无线收发方式提出了全无线燃气抄表控制系统的方案,从低功耗角度自行设计了无线燃气表控制电路、软件编程和终端间无线网络协议及算法.系统性能稳定,各项指标符合要求.     

基于ZigBee技术的低功耗无线抄表系统的设计与实现

利用ZigBee技术解决了无线抄表系统功耗过大的问题,并给出了低功耗方案的硬件设计与软件设计.该方案将电池的使用寿命由原来的不到30 h提高到超过一年,在实践中取得良好的效果.     

用于智能锁的超低功耗系统的设计与应用

为解决现今指纹锁的高性能和低功耗之间的矛盾,提出了一种基于双核架构的嵌入式系统,采用TI公司AM437x高性能处理器移植识别算法;具有超低功耗的AVR单片机MEGA8微控制器作为主控芯片,以控制非接触启动、红外灯、电机驱动等外围设备,保证系统具有较低的待机功耗.通过设置主控芯片的超低功耗睡眠模式,使得系统大部分时间处于低功耗状态,利用非接触式启动模块控制高耗能识别模块仅在需要的时候上电启动,从而大大降低系统的功耗.综合测试表明,系统休眠时MCU静态工作电流低至1.51μA,唤醒时电流优化至3.3mA,8节干电池使用寿命为638d.相比现有设计方法,兼具更低的功耗和更高的性能.     

小型低功耗的超声无损检测系统的设计与实现

该文阐述了超声无损检测技术的检测原理和发展方向,然后基于小型、低功耗、便携式的理念设计了一种基于Linux操作系统的超声无损检测系统。在硬件方面,详细地设计了电源模块、模拟信号处理模块和ARM处理模块;在软件方面,详细地设计了设备驱动程序、探伤功能模块。主要采用变压器耦合电压的方式来将发电器与放大器之间的输出电压降低,利用分时采样思想来减少AD采样功耗,利用S3C2410微处理器工作模式的转换实现该检测系统的睡眠和唤醒,满足系统低功耗的设计需求。     

面积优化与低功耗设计的JavaCard处理器

AOJCP（area-optimized JavaCard processor）是一种自主设计的基于微码、面积优化、低功耗的JavaCard硬件处理器．首先,描述了AOJCP中的微码处理器总体框架、单周期与控制-应答机制结合的微码设计、JavaCard指令执行过程;然后在FPGA（field programmable gate array）中实现．结果表明,AOJCP占用1410 LogicCells（约合16k门）,最高频率36．2MHz,典型时钟频率3．7MHz时,功耗为48mW．     

人工多元产甲烷系统的设计与构建研究进展

随着厌氧消化技术的兴起,生物甲烷作为一种供热与发电的优质能源被广泛关注。废弃物厌氧消化制备生物甲烷至少涉及4个阶段的复杂过程,存在着周期长、转化效率低和能耗高等3个主要技术瓶颈,高效的生物甲烷转化需要更深刻的微观机制剖析和更合理的反应体系设计。从传统混菌厌氧消化技术存在的潜在问题出发,总结了人工生物互营产甲烷体系的特征,阐释了混菌厌氧消化系统的种间电子传递机制,同时提出运用先进合成生物学策略构建高效的产甲烷微生物,解析了电极、半导体元件引入厌氧多细胞产甲烷系统形成新型甲烷光电转化策略的优势,为构建高效稳定的人工多元产甲烷多细胞系统提供理论指导和技术支撑。     

EAST工程实验数据发布系统的设计与实现

在EAST实验中,由于每个子系统采集的工程数据比较分散、相互独立,需要搭建一个能够整合工程数据的发布系统。文章介绍发布系统的设计与实现,通过把各子系统采集的数据整合到共享存储池中,实现工程数据的Web展现、长时间波形的图形展现;将工程数据中的脉冲数据存储到MDSPlus数据库,并实现脉冲波形的图例展现;通过时间戳检测子系统各个信道,当信道数据传输发生故障时发出信道预警。测试结果表明,系统能够稳定工作,可以使工程专家及时了解各子系统的工作状态,有利于确保实验装置正常运转。