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磁共振式无创血糖检测的研究

作　者: 陈康
导　师: 周山宏
学　校: 电子科技大学
专　业: 生物医学工程
关键词: 无创血糖检测核磁共振磁体系统探头发射电路
分类号: R318
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 63次
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内容摘要

糖尿病是危害人类健康的重大流行疾病之一,糖尿病的预防、诊断及治疗均需要测量人体的血糖浓度,传统的有创或微创血糖测量方法给患者带来痛苦和不便,因此迫切地需要一种有效的无创伤的血糖测量方法,无创血糖监测技术已经成为国际上的一个研究热点,具有重大的实际意义和广阔的市场前景。本文基于磁共振(Nuclear Magnetic Resonance, NMR)的无创伤探测的优点,研究将磁共振定量分析技术应用于人体血糖检测,提出了一种潜在的无创血糖测量方法(磁共振式无创血糖测量方法),阐述了此方法的理论依据和设想。本文主要对NMR无创血糖检测装置的磁场和硬件电路进行了研究,完成了磁体系统的设计与制作、发射和控制系统的设计、磁共振探头及开关电路的理论设计与仿真。磁体系统为永磁型结构,中心区域的静态磁场强度为0.39T左右,磁场空间大小可容纳人体手指大小的测量对象;控制电路采用微处理器AT89S52作为主控制芯片,矩阵按键和液晶显示构成操作平台,可设置射频信号的频率;发射模块由频率合成电路、脉冲序列产生电路、混频电路和功放电路构成。频率合成电路采用可编程DDS(Direct Digital Synthesizer)器件AD9851可输出频率在30Mhz以内可调的射频信号。脉冲序列产生电路采用多谐振荡器74LS221,在发射控制信号的触发下输出脉宽可调的脉冲序列。混频电路采用三极管2SC945实现射频信号与脉冲序列相乘,得到射频脉冲信号,功率放大电路以OTL为基本电路形势放大射频脉冲,工作于甲乙类状态,输出约2W的功率;探头由绕制在支架上的旋管线圈和可调电容构成,开关电路实现系统发射态和接收态的顺利交接。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章绪论  8-12
  1.1 研究的目的和意义  8
  1.2 无创血糖检测技术的发展与现状  8-9
  1.3 NMR 应用研究现状  9-11
  1.4 本文所作的工作  11-12
第二章 NMR 用于血糖检测的理论分析  12-22
  2.1 核磁共振波谱与化学位移  17-18
  2.2 NMR 应用于血糖检测  18-22
    2.2.1 NMR 定量分析技术  18-19
    2.2.2 血糖的NMR 定量分析  19-22
第三章 NMR 血糖仪的整体设计  22-26
  3.1 NMR 谱仪的结构原理  22-23
  3.2 NMR 血糖仪的整体设计  23-26
第四章 NMR 血糖仪的磁体系统设计  26-35
  4.1 磁体系统的初步设计  26-30
    4.1.1 结构类型和参数  26-28
    4.1.2 磁路设计理论  28-29
    4.1.3 结构参数的初步分析计算  29-30
  4.2 磁体系统的优化与检验  30-35
    4.2.1 磁体系统的仿真与优化  30-32
    4.2.2 仿真检验  32-35
第五章 NMR 血糖仪的探头和开关电路设计  35-44
  5.1 开关电路的设计  35-37
  5.2 探头的设计  37-44
    5.2.1 谐振线圈的设计  37-40
    5.2.2 匹配电容的设计  40-42
    5.2.3 线圈内建射频磁场  42-44
第六章 NMR 血糖仪的控制及发射模块设计  44-55
  6.1 频率合成电路的设计  44-46
  6.2 滤波电路的设计  46-47
  6.3 控制模块的设计  47-50
    6.3.1 硬件电路  47-49
    6.3.2 软件编程  49-50
  6.4 脉冲序列产生电路与混频电路  50-52
  6.5 功率放大电路  52-55
第七章测试  55-60
  7.1 永磁磁场测试  55
  7.2 部分电路测试  55-60
第八章总结与展望  60-62
  8.1 总结  60-61
  8.2 展望  61-62
致谢  62-63
参考文献  63-65
攻读硕士期间取得的成果  65-66

磁共振式无创血糖检测的研究

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