组织工程软骨体外培养与调控系统开发

【摘要】组织工程作为一门新兴技术在体外培养构建人体软骨组织方面取得了相当多的科研成果。然而，通过研究分析发现：构建的组织工程人体软骨存在手工操作培养，批次之间质量和安全难以控制，力学性能差，构建的软骨形态不规则等问题。所以，开发一套体外培养与调控组织工程软骨生物反应器系统就成为迫切需要解决的问题；最近的研究发现：力学刺激在软骨细胞的生长和分化中起到了重要的作用，为开发组织工程软骨生物反应器系统提供了重要的理论基础。通过文献查询发现：目前针对组织工程软骨的生物反应器存在施加力学刺激的形式不全面，调控系统不完善等问题，无法构建培养组织工程软骨组织。因此，本文针对人关节软骨和人耳廓软骨，开发两套组织工程软骨生物反应器，具体研究工作如下：（1）针对关节软骨，分析了关节软骨的运动力学性能，提出了基于摆动与压应力结合的关节软骨培养模式，提出了组织工程关节软骨培养过程中摩擦系数的测量方法，完成了组织工程关节软骨生物反应器的结构设计与制作；并针对组织工程关节软骨反应器的摩擦系数测量精度，对整个反应器进行了系统误差的测量与分析，并提出了减小误差方法；（2）基于嵌入式系统开发了组织工程关节软骨生物反应器调控系统，完成了控制软件和以ARM芯片为核心的硬件电路并进行了调试，针对组织工程关节软骨摩擦系数的测量，开发了针对摩擦系数数据的处理与分析软件；（3）针对人耳廓软骨，通过建立人耳廓软骨的三维模型与力学仿真分析，确定组织工程人耳廓软骨的最佳施力与调控方案，完成了组织工程人耳廓软骨生物反应器整体结构设计；（4）采用虚拟仪器技术开发了组织工程人耳廓软骨生物反应器数据采集和处理系统；采用C/C++技术编写了模糊PID智能控制算法，并将其封装在虚拟仪器程序中，实现了组织工程人耳廓软骨生物反应器力学调控培养的智能控制，采用细胞自动机算法，完成了对人耳廓软骨培养状况的计算机仿真模拟。总之，本文开发完成了组织工程人关节软骨生物反应器的设计、加工与控制系统软硬件调试，完成了组织工程人耳廓软骨生物反应器系统的设计与控制系统软硬件调试，为下一步进行组织工程人关节软骨和人耳廓软骨体外培养打下了基础，对于组织工程软骨研究和进入临床应用具有极其重要的意义。
【作者】李文康；
【导师】吴开华；李宏；
【作者基本信息】杭州电子科技大学，测试计量技术及仪器，2014，硕士
【关键词】组织工程；软骨；生物反应器；虚拟仪器；嵌入式系统；

【参考文献】
[1]张乃群,杜敏华,庞振凌,李玉英,胡兰群.南水北调中线水源区浮游植物与水质评价[J].植物生态学报,2006,04:650-654.
[2]孙正东.现代农业产业化联合体运营效益分析——一个经验框架与实证[J].华东经济管理,2015,05:108-112.
[3]陈晖照.基于FPGA的中频测控通信模块的设计与实现[D].西安电子科技大学,电子与通信工程,2011,硕士.
[4]于朵.基于物联网的油罐运输监控中心的软件设计[D].大连海事大学,信息与通信工程,2013,硕士.
[5]孙嘉庆.税源专业化管理问题研究[D].吉林财经大学,税务学（专业学位）,2013,硕士.
[6]王娟.成吉思汗八白宫圣物西迁研究[D].内蒙古大学,专门史,2014,硕士.
[7]张辉.数据挖掘技术及其在刑侦工作中的应用[J].信息技术与信息化,2005,04:111-113.
[8]颉雨佳.Trans-A_2B_2型金属卟啉仿生催化氧化环己烷的过程研究[D].湘潭大学,化学工程与技术,2014,博士.
[9]鲍慧.完善国库集中收付制度的运行机制研究[D].中国海洋大学,公共管理,2012,硕士.
[10]朱石磊,段林娣,林畅松,高世臣,姚振兴.基于灰度共生矩阵的地震数据空间结构属性分析技术[J].石油地球物理勘探,2012,06:951-957+972+1024+841.
[11]孙扬.小麦bZIP基因TaGBF调节光形态建成与抗逆的作用机制研究[D].山东大学,细胞生物学,2014,博士.
[12]徐金镇.青少年社会工作问题研究[D].华侨大学,公共管理（专业学位）,2013,硕士.
[13]黄太安.粒子群优化在船舶排样和装箱中的应用[D].江苏科技大学,电子与通信工程（专业学位）,2013,硕士.
[14]涂红艳.自适应伽辽金法在结构拓扑优化中的进一步研究[D].湘潭大学,化工过程机械,2012,硕士.
[15]刘斌.基于USSD的移动小额支付系统研究与实现[D].电子科技大学,软件工程（专业学位）,2012,硕士.
[16]张润槐.“两型社会”建设背景下的湖南文化创意人才资源开发研究[D].湖南师范大学,公共管理,2013,硕士.
[17]张茵.DTH公司合成氨、尿素工程项目质量控制改进方案研究[D].吉林大学,工商管理,2014,硕士.
[18]王旭.我国上市保险公司资金运用效率评价[D].兰州商学院,统计学,2013,硕士.
[19]王成刚.基于GPRS的定型机排气余热回收计量监测系统[D].杭州电子科技大学,检测技术与自动化装置,2013,硕士.
[20]殷荣强,顾晨.走统筹集约之路谋城乡共荣之事——上海集约化供水工作回顾与展望[J].小城镇建设.2006(10)
[21]李冬梅.农业推广硕士教育质量保障体系研究[D].中国农业大学,种植,2004,硕士.
[22]杨晓蓉,王文生.网络服务的新模式——从信息服务向知识服务转变[J].农业网络信息,2005,08:29-31+52.
[23]刘杨.增压柴油机进排气系统优化匹配的仿真研究[D].北京交通大学,2009.
[24]王恒花.Effects of Task Repetition with Corrective Feedback on College English Learners’Oral Performance[D].南京师范大学,外国语言学及应用语言学,2012,硕士.
[25]陈倩.十六大以来大学生思想政治教育方法创新研究[D].东北师范大学,思想政治教育,2012,硕士.
[26]吴鹏远.基于面向方面的嵌入式软件产品线建模方法及其支持工具[D].吉林大学,计算机软件与理论,2013,硕士.
[27]孙西超.剪切粘稠液制备及其复合材料防弹性能研究[D].浙江理工大学,纺织工程,2014,硕士.
[28]程永强.基于微流控芯片和短毛细管的DNA片段快速电泳分离系统的研究[D].浙江大学,2010.
[29]张克龙.基于Android位置服务与天气应用程序的设计与实现[D].西北大学,电子与通信工程（专业学位）,2012,硕士.
[30]刘金芝.陆地棉Cyt b5基因的克隆及其表达分析[D].甘肃农业大学,植物学,2013,硕士.
[31]陈冰冰.三套初级汉语听力教材练习的对比分析和使用建议[D].中山大学,汉语国际教育,2013,硕士.
[32]边锋.国际货物买卖中的瑕疵担保责任制度研究[D].吉林大学,国际法学,2004,硕士.
[33]周超良.基于关联规则的股市板块指数建模分析与算法研究[D].首都师范大学,计算机应用技术,2013,硕士.
[34]张全成.基于情境效应的消费者决策行为研究[D].西南交通大学,2012.
[35]章慧.煤系高岭土制备Al-MCM-41及改性后吸附性能研究[D].天津大学,工业催化,2013,硕士.
[36]张美玲.初中生数学学习策略及其与策略意识、思维风格、数学学业成绩关系[D].温州大学,课程与教学论,2012,硕士.
[37]王丽娟,杨冬红.基层院系教学工作与学生工作协同育人的实践与思考[J].中国教育学刊,2014,S6:74-75.
[38]姚丽军.腹主动脉旁淋巴结清扫对子宫内膜癌预后的影响[D].广西医科大学,妇科肿瘤学（专业学位）,2013,硕士.
[39]李吉成.烟台职业学院师资队伍建设问题的研究[D].中国农业大学,种植业,2004,硕士.
[40]徐华.阿托伐他汀修饰的树突状细胞对实验性自身免疫性神经炎的治疗研究[D].山东大学,神经病学（专业学位）,2014,博士.
[41]陈艳霞,尹项根,张哲,曾祥君,李岩,陈德树.基于多Agent技术的继电保护系统[J].电力系统自动化,2002,12:48-53.
[42]李云雷.带纤维锚具的外贴FRP加固RC梁试验研究[D].广东工业大学,结构工程,2014,硕士.
[43]周琦.从关联理论看电影字幕的缩减翻译策略[D].北京外国语大学,MTI法语笔译,2014,硕士.
[44]高琳.分税制、地方财政自主权与经济发展绩效研究[D].复旦大学,西方经济学,2013,博士.
[45]巩立珍.在初中化学教学中渗透绿色化学理念的研究[D].山东师范大学,教育（专业学位）,2013,硕士.
[46]齐军.5α还原酶抑制剂对前列腺癌诊断标记PSA的影响[D].内蒙古大学,生物工程,2014,硕士.
[47]朱文.CRM是福还是祸?[J].中国电子商务,2002,11:58-59.
[48]钱明月.生态文明建设过程中公民的环境义务设置问题研究[D].苏州大学,法律（专业学位）,2014,硕士.
[49]张艳.中国三大神话母题研究[D].山东大学,中国古代文学,2014,博士.
[50]周瑜.基于EFL品牌管理绩效的企业社会责任研究[D].西南交通大学,工商管理,2012,硕士.