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肿瘤局部热疗是近年发展起来的新技术,而磁介导肿瘤热疗是其中研究的热点,本文控制系统是该技术进行安全、有效控制加温,杀伤肿瘤细胞的关键,涉及到生物医学、检测控制理论、计算机科学等多个领域的相关理论和技术。本课题来源于广东工业大学承担的2004年国家自然基金项目“交变磁场中金属粒子诱导肿瘤热疗新方法的研究”。针对目前正在研发的磁介导肿瘤热疗设备,研究能满足其安全、有效工作的控制系统,并在已研发的第一代热疗样机上进行了相关控制实验。磁介导肿瘤热疗及控制技术相关理论是该控制系统的基础,其中温度的检测和控制是其关键。论文介绍麦克斯韦方程组、生物热传导Pennes方程以及温度、磁场的测控理论,确定适合该控制系统的最佳检测方法。根据检测肿瘤组织的温度,采用适合本文纯滞后系统的控制算法,通过对感应加热电源输出功率的控制,从而实现了肿瘤组织温度的闭环控制。根据测控理论基础和相关加热设备需求等分析,开发了本文控制系统。该控制采用上下位机两级监控方式,上位机为PC机,下位机以嵌入式微控制器LPC2114为该系统的控制核心。上位机主要完成了对病人资料存取、查询;治疗相关参数的显示与判断;相关曲线及病人病例的生成;纯滞后温度控制算法的实现;通过串口向下位机发送设备工作的相关参数及控制命令,实现系统的实时监控;同时还提供一些相关的软件接口。通过对现有温度、磁场等检测原理、方法的研究,并结合本控制系统的工作环境的要求,下位机设计了基于LPC2114的核心控制电路和控制系统的功能电路,对产生的交变磁场的场强以及肿瘤组织温度的检测,通过纯滞后系统的控制算法,输出占空比可调的控制信号,调节感应加热电源的输出功率改变交变磁场场强,从而改变温度的大小,实现对靶区温度的精确控制。通过抗干扰设计,使本系统具有很强的抗电磁干扰能力和稳定性。在论文的研究过程中,本人曾在清华大学医学与物理工程研究所从事磁介导热疗相关的研究工作,并参与了清华同方威视股份有限公司磁介导热疗控制系统开发工作,对于完成本论文具有重要的作用。