多参数调节超声波辐照仪的设计与仿真-电子与通信工程专业论文.docxVIP

汕头大学 汕头大学 2012 届硕士学位论文 多参数调节超声波辐照仪的设计与仿真 多参数调节超声波辐照仪的设计与仿真 I I PAGE PAGE IV 摘要 干细胞移植是组织工程、器官修复等领域的研究热点，细胞移植到体内后，需要了解 细胞在体内的归巢、分化等情况。传统方法使用的转染剂对细胞存在潜在的毒性。超声波 辐照联合微泡介导超顺磁氧化铁进行干细胞 MR 磁探针标记，使得细胞膜通透性增强，从 而有利于转染，而细胞内部的结构和功能不会受到明显的影响，具有较高的研究意义和临 床应用价值。 本课题是为研究超声波辐照在细胞水平产生的生物学效应而研制的一个多参数调节 超声波辐照系统。本系统设计的超声波激励信号发生器，它能够产生三种频率的连续正弦 波和有一定占空比的正弦波脉冲，电路的输出功率可以在一定范围内调节。本设计的功率 调节电路，是通过调节放大电路的集电极电压值来改变输出功率。 本超声波激励信号发生器包括硬件电路的设计和软件系统的设计，硬件电路主要是对 原始信号的放大、输出功率的调节以及直流电源的设计。电路中应用多种芯片组成各个功 能电路，具有较高的智能化，同时，降低了由于分立元件引入的电路噪声干扰。软件系统 主要是单片机程序的设计，产生原始信号和控制信号。最后我们进行了计算机仿真，仿真 结果与理论分析结果基本一致。 本设计电路的特点主要有： 1、借助石英晶振，将时钟信号输出，性能稳定，易于控制。 2、利用一种十二分频器，设计六分频器和四分频器，实现多种分频，使得一种芯片 多种功能，简化电路，节约成本。 3、多种参数组合的波形输出，满足实验要求。 本设计从实际出发，以应用为目的，实现多参数调节超声波辐照，具有一定的产品化 可能性，同时，本研究对其它超声辐照系统的研制有一定的参考价值。 关键词：超声辐照；单片机；选频网络；功率调节 Abstract Stem cell transplantation is a hotspot of research in the field of tissue engineering and organ repairs, etc. We need know the condition of cells’ homing and differentiation in vivo after the cells are transplanted into body. However, the traditional method which uses transfection agent has potential toxicity to cells. MR magnetic probe labeling of stem cells using ultrasonic irradiation combined micro-bubble mediated super-paramagnetic iron oxide can increase the permeability of cell membrane. This method is good for transfection but the structure and function inside cells will not be affected significantly, so it has higher significance and clinical value. In this study, we have developed an ultrasonic irradiation system with multi-parameter adjustment which is used to research the biological effects at the cellular level under the ultrasonic irradiating. The ultrasonic excitation signal generator of this system can produce three- frequency continuous sine wave and sine wave pulse with regular duty cycle. Moreover, the output power of the circuit can be adjusted within a certain range. The design of the power conditioning circuit can change the output power by means of adjusting the values