一种间充质干细胞移植治疗脊髓损伤的系统及方法与流程

本发明属于电磁医疗技术领域，尤其涉及一种间充质干细胞移植治疗脊髓损伤的系统及方法。

背景技术：

造血干细胞移植。人类造血干细胞形态上类似于小淋巴细胞，在骨髓中仅占有核细胞的1％左右。人类造血干细胞来自胚胎期卵黄囊的间皮细胞，是人体内最独特的体细胞群。跟apsc多能细胞一样，是一类具有自我复制和多向分化潜能的原始细胞，它也是维持生命不息的最基本动力，多功能活化细胞抗衰老就是通过利用由自体采集的组织细胞，经实验室分离、培养后，将增殖的干细胞注入回人体内，通过多功能活化细胞自我靶向性功能准确到达相应的受损器官和组织，以达到修复衰老、病变的细胞，重建功能正常细胞和组织的目的。然而，现有通过电磁场发生器治疗脊髓损伤过程中，由于人为因素影响较大，无法保证测量的精度，不能准确获取磁场数据信息；同时，现有磁场治疗设备输出频率固定，不可无级调频。

综上所述，现有技术存在的问题是：

现有通过电磁场发生器治疗脊髓损伤过程中，由于人为因素影响较大，无法保证测量的精度，不能准确获取磁场数据信息；同时，现有磁场治疗设备输出频率固定，不可无级调频。

现有技术中，电磁场发生器输出功率的稳定性和可靠性较差，不利用稳定运行；现有技术中存储器在工作中状态信息的可靠度及准确度较低，不有利于对测量数据进行高效的存储，降低工作效率；现有技术中显示屏的亮度不均匀，降低显示的清晰度，你利于读数，降低工作效率。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种间充质干细胞移植治疗脊髓损伤的系统及方法。

本发明是这样实现的，一种间充质干细胞移植治疗脊髓损伤的方法，所述间充质干细胞移植治疗脊髓损伤的方法包括以下步骤：

步骤一，对电磁场发生器进行供电操作处理，通过采用数字pid控制算法的电磁场发生器产生电磁场，利用功率放大器放大电磁信号；

步骤二，对测量磁场强度数据信息进行测量；

步骤三，利用调频电路对磁场治疗进行无级调频操作；

步骤四，通过采用状态信息可靠性模型的存储器对测量的磁场强度数据进行存储，并采用通过pwm调节的显示器显示测量的的磁场强度数据。

进一步，所述步骤一中通过采用数字pid控制算法的电磁场发生器产生电磁场，数字pid控制算法应用在电磁场发生器功率的控制上，pid控制算法的操作量表示式：

其中：u(t)为操作量；e(t)为误差，e(t)＝rin(k)-yout(k)，rin(k)为目标量，yout(k)为检测量；kp是比例系数(p动作)；ki是比例系数(i动作)；kd是比例系数(d动作)。

进一步，所述步骤四中通过采用状态信息可靠性模型的存储器对测量的磁场强度数据进行存储，数学表达公式为：

式中：s1为状态参数特征量的失效阈值；s2为存储器正常运行条件下状态参数特征量的最小值；

包含m个状态信息，基于各个状态信息的可靠度分别r2，1，r2，2，…，r2，m；基于存储器的状态信息评估模型的系统可靠度r2表示为：

r2＝g(r2，1，r2，2，…，r2，m)；

进一步，改写为：

r2＝r2,1r2,2，…，r2,m。

进一步，所述步骤四中采用通过pwm调节的显示器显示测量的的磁场强度数据，通过使用pwm调节显示屏的亮度，通过每个灯点的行号与列号和实际的显示屏灯点一一对应，根据各个灯点的校正系数调节输入脉冲的宽度调整灯点亮度：

式中：ri、gi、bi分别为第i个灯点红色、绿色、蓝色的校正系数，irt、igt、ibt分别为三色校正目标值的相对亮度值，iri、igi、ibi分别为第个灯点三色的相对亮度值。

本发明的另一目的在于提供一种实现所述间充质干细胞移植治疗脊髓损伤的方法的间充质干细胞移植治疗脊髓损伤的系统，所述间充质干细胞移植治疗脊髓损伤的系统包括：

供电模块，与主控模块连接，用于对电磁场发生器进行供电操作；

磁场产生模块，与主控模块连接，用于通过电磁场发生器产生电磁场；

功率放大模块，与主控模块连接，用于通过功率放大器放大电磁信号；

主控模块，与供电模块、磁场产生模块、功率放大模块、磁场测量模块、调频模块、数据存储模块、显示模块连接，用于通过单片机控制各个模块正常工作；

磁场测量模块，与主控模块连接，用于测量磁场强度数据信息；

调频模块，与主控模块连接，用于通过调频电路对磁场治疗进行无级调频操作；

数据存储模块，与主控模块连接，用于通过存储器存储测量的磁场强度数据；

显示模块，与主控模块连接，用于通过显示器显示测量的的磁场强度数据。

本发明的另一目的在于提供一种应用所述间充质干细胞移植治疗脊髓损伤的方法的信息数据处理终端。

本发明的优点及积极效果为：本发明通过磁场测量模块可以保证测量的精度，提高检测的准确性；同时，通过调频模块利用调制度m和调制比n实现对磁感应强度和磁感应频率的控制，单片机生成对应的spwm通过逆变电桥生成等效于正弦电压的交变电压，从而实现了对磁感应强度和磁感应频率在一定范围内的连续控制；调频方法安全可靠，符合国家相关医疗产品电磁兼容和电气安全等要求。

本发明通过采用数字pid控制算法的电磁场发生器产生电磁场，数字pid控制算法应用在电磁场发生器功率的控制上，极大地提高电磁场发生器输出功率的稳定性和可靠性，保证高效安全的运行；本发明通过采用状态信息可靠性模型的存储器对测量的磁场强度数据进行存储，提高存储器在工作中状态信息的可靠度及准确度，有利于对测量的磁场强度数据进行高效的存储，提高工作效率；本发明采用通过pwm调节的显示器显示测量的磁场强度数据，通过使用pwm调节显示屏的亮度，改善显示屏的亮度均匀性，提高数据显示的清晰度，便于读数，提高工作效率。

附图说明

图1是本发明实施提供的间充质干细胞移植治疗脊髓损伤的方法流程图。

图2是本发明实施提供的间充质干细胞移植治疗脊髓损伤的系统结构示意图；

图中：1、供电模块；2、磁场产生模块；3、功率放大模块；4、主控模块；5、磁场测量模块；6、调频模块；7、数据存储模块；8、显示模块。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。

如图1所示，本发明实施例提供的间充质干细胞移植治疗脊髓损伤的方法包括以下步骤：

s101：对电磁场发生器进行供电操作处理，通过采用数字pid控制算法的电磁场发生器产生电磁场，利用功率放大器放大电磁信号；

s102：对测量磁场强度数据信息进行测量；

s103：利用调频电路对磁场治疗进行无级调频操作；

s104：通过采用状态信息可靠性模型的存储器对测量的磁场强度数据进行存储，并采用通过pwm调节的显示器显示测量的的磁场强度数据。

步骤s101中，通过采用数字pid控制算法的电磁场发生器产生电磁场，数字pid控制算法应用在电磁场发生器功率的控制上，极大地提高电磁场发生器输出功率的稳定性和可靠性，保证高效安全的运行；

pid控制算法的操作量表示式：

其中：u(t)为操作量；e(t)为误差，e(t)＝rin(k)-yout(k)，rin(k)为目标量，yout(k)为检测量；kp是比例系数(p动作)；ki是比例系数(i动作)；kd是比例系数(d动作)。

步骤s104中，本发明实施例提供的通过采用状态信息可靠性模型的存储器对测量的磁场强度数据进行存储，提高存储器在工作中状态信息的可靠度及准确度，有利于对测量的磁场强度数据进行高效的存储，提高工作效率；

具体的数学表达公式为：

式中：s1为状态参数特征量的失效阈值；s2为存储器正常运行条件下状态参数特征量的最小值；

系统中包含m个状态信息，基于各个状态信息的可靠度分别r2，1，r2，2，...，r2，m；因此，基于存储器的状态信息评估模型的系统可靠度r2可表示为：

r2＝g(r2，1，r2，2，…，r2，m)；

进一步，改写为：

r2＝r2，1r2，2，…，r2，m。

步骤s104中，本发明实施例提供的采用通过pwm调节的显示器显示测量的的磁场强度数据，通过使用pwm调节显示屏的亮度，改善显示屏的亮度均匀性，提高数据显示的清晰度，便于读数，提高工作效率；

具体做法是通过每个灯点的行号与列号和实际的显示屏灯点一一对应，根据各个灯点的校正系数调节输入脉冲的宽度从而调整灯点亮度：

式中：ri、gi、bi分别为第i个灯点红色、绿色、蓝色的校正系数，irt、igt、ibt分别为三色校正目标值的相对亮度值，iri、igi、ibi分别为第个灯点三色的相对亮度值。

如图2所示，本发明实施例提供的间充质干细胞移植治疗脊髓损伤的系统包括：供电模块1、磁场产生模块2、功率放大模块3、主控模块4、磁场测量模块5、调频模块6、数据存储模块7、显示模块8。

供电模块1，与主控模块4连接，用于对电磁场发生器进行供电操作；

磁场产生模块2，与主控模块4连接，用于通过电磁场发生器产生电磁场；

功率放大模块3，与主控模块4连接，用于通过功率放大器放大电磁信号；

主控模块4，与供电模块1、磁场产生模块2、功率放大模块3、磁场测量模块5、调频模块6、数据存储模块7、显示模块8连接，用于通过单片机控制各个模块正常工作；

磁场测量模块5，与主控模块4连接，用于测量磁场强度数据信息；

调频模块6，与主控模块4连接，用于通过调频电路对磁场治疗进行无级调频操作；

数据存储模块7，与主控模块4连接，用于通过存储器存储测量的磁场强度数据；

显示模块8，与主控模块4连接，用于通过显示器显示测量的的磁场强度数据。

本发明提供的磁场测量模块5测量方法如下：

(1)按照预设测量周期，获取预设时间段内传感器检测到的材料表面微磁场的等时间间隔的磁场强度序列，其中所述预设时间段为所述预设测量周期的整数倍；

(2)获取所述等时间间隔的磁场强度序列中每一个磁场强度值对应的距离值，确定所述等时间间隔的磁场强度序列与所述距离值的对应关系；对所述等时间间隔的磁场强度序列与所述距离值的对应关系进行线性拟合，得到微磁场强度与距离的关系模型；

(3)结合预设距离间隔参数和所述关系模型，得到所述微磁场的等距离间隔的磁场强度序列；其中，所述获取所述等时间间隔的磁场强度序列中每一个磁场强度值对应的距离值，包括：获取预设时间段内测量结束时传感器的加速度；根据所述加速度、预先获取的传感器的起始速度、预先获取的传感器的第一运动距离，计算得到预设时间段结束时传感器的第二运动距离；

(4)将所述第二运动距离与所述第一运动距离作差，得到预设时间段内传感器的运动距离长度，将所述运动距离长度按照所述预设时间段占所述预设测量周期的倍数进行分割，并根据第一运动距离计算得到分割点的距离值；

(5)确定所述分割点的距离值为所述等时间间隔的磁场强度序列中每一个磁场强度值对应的距离值。

本发明提供的调频模块6方法如下：

1)设定磁场的磁感应强度和频率，计算调制度m和调制比n利用控制电路产生的正弦脉宽调制spwm实现对正弦交变磁场的频率和强度的无级调节，正弦脉宽调制spwm的确定需要两个基本参数设定：调制度m和调制比n；通过控制调制度m的大小改变正弦波幅值的大小，即实现对磁感应强度的控制，调制度m定义为调制波正弦波的幅值us和载波三角波的幅值ut之比，

当载波频率一定时通过控制调制比n的大小改变正弦波频率的大小，即实现对磁场频率的控制，调制比n定义为载波三角波的频率ft和调制波正弦波的频率fs之比：

线圈磁感应强度b计算公式：

其中，kc为亥姆霍兹线圈磁感应强度的修正系数，i为理论电流，r为线圈电阻，μ0为真空磁导率，由设定的磁感应强度b可以得到理论电流：

线圈回路阻抗z为：

r为线圈电阻，l为线圈回路的电感，c为线圈回路的电容，ω＝2πfs，fs为磁场频率；

线圈两端电压为：

设经过整流后的逆变电压为ur，根据公式(1)调制度m，

由确定的调制比和调制度经理论计算就能得到相应的正弦脉宽调制方波spwm；

2)spwm采样计算

利用单片机将正弦波离散化为一系列的等效方波时，需要用高频的三角波对正弦波采样，等效面积法为，将正弦波平均分成n等份，每一等份的曲线梯形面积用方波脉冲的面积等效，并且方波脉冲的中心和每一曲线梯形的中心对齐；

3)定时ad采集线圈电流

单片机通过电流传感器每隔一段时间对线圈中电流进行采样，采样频率为200hz，并且比较实际采集到的电流和步骤1)中计算得到的理论电流值，如果相等则结束，如果不等则进行步骤4)；

4)闭环改进的pid算法

设定实际电流和理论电流的允许误差区间[a，b]，如果电流误差小于最小允许值a，则进行正常的pid计算：

式中，kp为比例系数，ki为积分系数，kd为微分系数，i(k)为第k个采样时刻得到的电流值，δi(k)为电流变化量；如果电流误差大于最大允许值b，则进行pd计算：

如果电流误差在误差允许区间之间，进行弱积分pid计算：

利用改进的pid算法能够更好地改善系统启动时造成的积分超调现象；

实际采样电流加上改进pid计算后的电流变化量，返回到步骤1)的公式中，得到调制度m，进行下一轮的spwm采样计算。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。