血管组织动态培养装置的实现与测控系统研究

摘要

血管生物反应器是血管重建过程中的关键设备，为血管组织的体外培养提供稳定的、与生物体内相似的体外环境。目前许多血管生物反应器在组织工程血管重建中得到广泛应用。血流动力学是血管生物反应器研究的理论依据。应力刺激可增加所构建血管壁的生物力学性能，利用血液流体动力学原理研制的血管生物反应器在构建组织工程血管中的作用越来越重要。血管生物反应器多为自行设计的培养系统，设计原则是通过模拟人体体内环境，为组织工程血管生长提供必要的理化条件。相关研究中介绍的反应器虽各有特点，但其共同的特点就是模拟人体血管搏动及血流冲刷作用，在血管重建力学因素中主要研究血流动力学的影响。在体血管的受力非常复杂。有关血管拉伸，扭转等的研究报道，目前还很少。血管生物反应器的出现使在体外模拟人体内环境得以实现，但生物反应器仿生条件的选择尚需进一步研究。 本论文在血液流体力学的研究基础上，研究血管组织在灌注流环境和拉力作用下的动态培养。论文研究的主要内容及特色如下： （1）针对血管生物反应器的研究现状，分析国内外相关文献资料，总结现有血管生物反应器的研究方法，特别是对血管重建力学加载方法进行了综述。 （2）总结分析现有血管生物反应器的研制原理与特点，阐述血管组织动态培养装置的工作原理，提出系统的制作要求，设计血管组织动态培养装置。 （3）设计并构建血管组织动态培养装置的测控系统。通过多功能数据采集卡实现血管组织动态培养装置的温度、压力、位移、拉力和流量的信息检测。小信号放大器完成传感器检测信息的信号调理。应用多串口扩展卡实现循环系统驱动装置、拉力控制装置和PH计的串口控制检测。 （4）完成血管组织动态培养装置的测控软件开发。运用多线程技术实现数据实时采集与处理。串口编程实现PH计和蠕动泵的控制。设计并构建分步式直线步进电机控制系统。以单片机作为直线电机下位机控制器，同步串口作为上位控制计算机与直线电机控制器的通信接口，该系统可扩展性强、构造灵活、编程控制方便，为实验系统提供了有效的控制手段。 （5）应用血管组织动态培养装置做试运行实验，表明该系统可提供血管组织培养所需的循环灌注流环境和拉力条件。在试运行实验中，该培养系统运行状态良好，反应器性能稳定，实验条件控制方便，能模拟血管生长的生理环境，对血管生物反应器研究具有重要的意义。

目录

文摘

英文文摘

1绪论

2血管组织动态培养装置的系统设计与系统组成

3血管组织动态培养装置的测控系统

4血管组织动态培养装置的测控软件开发

5血管组织动态培养装置运行实验

6总结与展望

参考文献

在读期间发表的论文

论文声明

致谢