【摘 要】
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目前，结肠镜手术以其微创性的特点被广泛应用于肠道疾病的检查、诊断和治疗当中。但是，结肠镜手术有一定的风险，其中肠道出血和肠道穿孔是两种主要的手术并发症。研究表明，造成上
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目前，结肠镜手术以其微创性的特点被广泛应用于肠道疾病的检查、诊断和治疗当中。但是，结肠镜手术有一定的风险，其中肠道出血和肠道穿孔是两种主要的手术并发症。研究表明，造成上述两种并发症的原因，与结肠镜介入软管末端和肠道接触部位之间存在过大的力和扭矩有关。本课题组已经研究并建立了结肠镜软管和肠壁之间的动力学模型。基于该模型，可通过作用于软管的力和扭矩推断出软管末端与肠壁之间接触力的大小。 基于以上分析，本课题的研究目标为设计一套结肠镜力/扭矩传感器应用系统，可以在结肠镜手术过程中帮助医生实时监测作用在结肠镜软管上的力与扭矩。 本课题主要研究工作包含以下四个内容:(1)将公理化设计以及人机工程学的理论应用于结肠镜力/扭矩传感器的整体结构设计，设计具有人手操作便捷性的整机结构方案;(2)为实现力与扭矩信号的实时转换与采集，设计基于STM32微处理器的数据采集电路;(3)为实现力与扭矩信号的实时显示与存储，设计基于Labwindows/CVI开发环境的上位机软件;(4)搭建实验平台，完成结肠镜力/扭矩传感器静态性能的标定以及应用系统整体性能的实验验证。 本课题通过上述研究工作，得出以下结论:(1)本课题设计的结肠镜力与扭矩传感器质量轻、操作便捷以及符合人机工程学理论，可以有效解决目前市场上结肠镜力/扭矩传感器存在的体积与质量大、单手操作不便及价格贵等问题;(2)本课题设计的结肠镜力/扭矩传感器应用系统可实时测量与显示施加于软管的力与扭矩。 本课题的主要贡献在于:(1)在设计方法上，将人机工程学的方法应用到结肠镜力/扭矩传感器产品设计中;(2)本课题设计完成的传感器应用系统，为今后结肠镜力/扭矩传感器的市场化应用提供有益的指导与借鉴。
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