葉輪式心臟泵的仿生控制研究
發(fā)布時(shí)間:2021-07-28 05:09
葉輪式人工心臟血泵經(jīng)過(guò)半個(gè)多世紀(jì)的研究和發(fā)展,已經(jīng)達(dá)到了血液相容性、可植入性、耐久性等臨床要求,而心臟泵植入受體后的舒適性問(wèn)題一直影響著它的進(jìn)一步發(fā)展,關(guān)鍵因素之一是提高血泵流量隨揚(yáng)程(血泵進(jìn)出口壓力差)變化的靈敏度,保持左心室輔助泵與右心室輸出的流量平衡。由于左心室輔助泵自身特性的限制,維持與右心室流量平衡難以自動(dòng)達(dá)到,因此需要從血泵的控制系統(tǒng)中尋找新的方法。本文通過(guò)三種控制方法設(shè)計(jì)了仿生控制系統(tǒng):A、手動(dòng)控制方法。該控制方法主要是為了獲得控制策略中揚(yáng)程變化與電壓補(bǔ)償之間的控制關(guān)系方程而設(shè)計(jì)的一種實(shí)驗(yàn)方法,它是利用改進(jìn)前的控制系統(tǒng)控制血泵運(yùn)行,手動(dòng)調(diào)節(jié)揚(yáng)程定值變化的同時(shí)給控制系統(tǒng)一定的補(bǔ)償電壓,使流量達(dá)到符合要求的靈敏度,記錄揚(yáng)程變化與電壓的補(bǔ)償值,畫(huà)出它們之間的關(guān)系曲線,求出控制方程。該控制中的揚(yáng)程和流量都是通過(guò)手動(dòng)調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)人為給定的,是設(shè)計(jì)的仿生控制系統(tǒng)應(yīng)該達(dá)到的理想值,可用于仿生控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)后的比較分析;B、基于傳感器反饋血泵參數(shù)的仿生控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)是在了解血泵基本控制原理的基礎(chǔ)上,通過(guò)分析血泵揚(yáng)程、流量與輸入電壓之間的關(guān)系數(shù)據(jù),制定了通過(guò)輸入電壓補(bǔ)償?shù)姆绞教岣吡髁侩S...
【文章來(lái)源】:江蘇大學(xué)江蘇省
【文章頁(yè)數(shù)】:127 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【部分圖文】:
江蘇大學(xué)研制的葉輪血泵(右)與Novacor及TCI心臟泵的比較
江蘇大學(xué)博士學(xué)位論文:葉輪式心臟泵的仿生控制研究圖1一2心室輔助離心泵(左)和它成功地應(yīng)用到羊體上(右)圖1一3微型瓣膜泵原理圖(左)和正在進(jìn)行的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)(右)2研究的背景、目的和研究現(xiàn)狀2.1研究的背景和目的人工心臟簡(jiǎn)稱(chēng)心臟泵(又稱(chēng)血泵),是心室輔助裝置的關(guān)鍵部件,是流體機(jī)械的一個(gè)新的分支,它是集流體力學(xué)、機(jī)械、醫(yī)學(xué)、}匕子、電磁學(xué)和控制學(xué)為一體的交叉學(xué)科。血泵作為一種前景廣闊的左心室輔助裝置已得到世界各地醫(yī)師和患者的)、‘泛認(rèn)可。目前,許多研究機(jī)構(gòu)都研發(fā)出自己的產(chǎn)品。尤其是美國(guó)的 Jarvik2000左心室輔助裝置(LVAD)的研制,己經(jīng)趨向成熟。英國(guó)人在頓(Houghton)先生自2000年6月植入 Jarvik2000到現(xiàn)在已經(jīng)10年多了。2005年,他在人工器官 (AnifieialOrgans)雜志卜發(fā)表了自己的感思【’“],他說(shuō)人工J自臟給了他第一個(gè)高l}}:質(zhì)生存的機(jī)會(huì),但井沒(méi)能解決他潛在的心臟缺陷
第1章緒論題主要是技術(shù)上的。大約每六個(gè)月,電池到病人頭部插頭之間的導(dǎo)線(圖1一4右)就會(huì)壞一次。當(dāng)然,他有備用的,但是將導(dǎo)線插入自己的頭部很費(fèi)事,在更換導(dǎo)線的那幾秒鐘內(nèi)心臟泵會(huì)停止工作,所以他需要一些輔助措施。最難解決的問(wèn)題是怎樣保持左心室輔助泵與右心室的流量平衡:左心室輔助泵的流量太高會(huì)引起呼吸不暢,太低會(huì)使人感到頭暈。這意味著他凡乎每天都不能輕松自如的呼吸,有時(shí)能步行幾英里,有時(shí)剛走出幾步就感到呼吸困難,讓人很難適應(yīng)。這是因?yàn)楫?dāng)人體進(jìn)行輕微運(yùn)動(dòng)時(shí),人體體循環(huán)中阻力減小,血流加快,使血泵的揚(yáng)程降低,流量增大。資料顯示,在人體輕微運(yùn)動(dòng),主動(dòng)脈壓比較穩(wěn)定的情況下,人體自然心臟左心房的平均壓一般為巧一30mmHg
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]STM32芯片在水泵綜合參數(shù)測(cè)量中的應(yīng)用[J]. 季力,顏建軍. 輕工機(jī)械. 2010(06)
[2]基于STM32標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)庫(kù)STM32F103xxx外圍器件編程[J]. 南亦民. 長(zhǎng)沙航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào). 2010(04)
[3]神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及應(yīng)用研究[J]. 鄧盈. 機(jī)械工程與自動(dòng)化. 2010(06)
[4]基于ATmega16計(jì)件器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 宋華寧,鄒清平. 科技信息. 2010(33)
[5]基于STM32F103的永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 張程. 自動(dòng)化應(yīng)用. 2010(11)
[6]基于Cortex-M3的STM32微控制器處理先進(jìn)電機(jī)控制方法[J]. Vincent Onde. 電子產(chǎn)品世界. 2010(11)
[7]基于ATmega16的壓力傳感器溫度補(bǔ)償智能化設(shè)計(jì)[J]. 胡園園,李淮江,王大軍. 儀表技術(shù)與傳感器. 2010(10)
[8]基于ATmega16單片機(jī)的通用電機(jī)控制裝置的設(shè)計(jì)[J]. 仝迪,張禾. 電子元器件應(yīng)用. 2010(07)
[9]基于ATmega16的無(wú)刷直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)[J]. 莫易敏,姚琳,湯春球. 機(jī)電工程. 2010(06)
[10]基于STM32的多步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)研究[J]. 劉慧英,范寶山. 測(cè)控技術(shù). 2010(06)
碩士論文
[1]基于Cortex內(nèi)核嵌入式處理器的壓磁傳感信號(hào)檢測(cè)技術(shù)研究[D]. 盧修文.北京工業(yè)大學(xué) 2009
[2]人工心臟用永磁無(wú)刷直流電機(jī)設(shè)計(jì)及驅(qū)動(dòng)控制研究[D]. 茹偉民.江蘇大學(xué) 2006
本文編號(hào):3307284
【文章來(lái)源】:江蘇大學(xué)江蘇省
【文章頁(yè)數(shù)】:127 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【部分圖文】:
江蘇大學(xué)研制的葉輪血泵(右)與Novacor及TCI心臟泵的比較
江蘇大學(xué)博士學(xué)位論文:葉輪式心臟泵的仿生控制研究圖1一2心室輔助離心泵(左)和它成功地應(yīng)用到羊體上(右)圖1一3微型瓣膜泵原理圖(左)和正在進(jìn)行的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)(右)2研究的背景、目的和研究現(xiàn)狀2.1研究的背景和目的人工心臟簡(jiǎn)稱(chēng)心臟泵(又稱(chēng)血泵),是心室輔助裝置的關(guān)鍵部件,是流體機(jī)械的一個(gè)新的分支,它是集流體力學(xué)、機(jī)械、醫(yī)學(xué)、}匕子、電磁學(xué)和控制學(xué)為一體的交叉學(xué)科。血泵作為一種前景廣闊的左心室輔助裝置已得到世界各地醫(yī)師和患者的)、‘泛認(rèn)可。目前,許多研究機(jī)構(gòu)都研發(fā)出自己的產(chǎn)品。尤其是美國(guó)的 Jarvik2000左心室輔助裝置(LVAD)的研制,己經(jīng)趨向成熟。英國(guó)人在頓(Houghton)先生自2000年6月植入 Jarvik2000到現(xiàn)在已經(jīng)10年多了。2005年,他在人工器官 (AnifieialOrgans)雜志卜發(fā)表了自己的感思【’“],他說(shuō)人工J自臟給了他第一個(gè)高l}}:質(zhì)生存的機(jī)會(huì),但井沒(méi)能解決他潛在的心臟缺陷
第1章緒論題主要是技術(shù)上的。大約每六個(gè)月,電池到病人頭部插頭之間的導(dǎo)線(圖1一4右)就會(huì)壞一次。當(dāng)然,他有備用的,但是將導(dǎo)線插入自己的頭部很費(fèi)事,在更換導(dǎo)線的那幾秒鐘內(nèi)心臟泵會(huì)停止工作,所以他需要一些輔助措施。最難解決的問(wèn)題是怎樣保持左心室輔助泵與右心室的流量平衡:左心室輔助泵的流量太高會(huì)引起呼吸不暢,太低會(huì)使人感到頭暈。這意味著他凡乎每天都不能輕松自如的呼吸,有時(shí)能步行幾英里,有時(shí)剛走出幾步就感到呼吸困難,讓人很難適應(yīng)。這是因?yàn)楫?dāng)人體進(jìn)行輕微運(yùn)動(dòng)時(shí),人體體循環(huán)中阻力減小,血流加快,使血泵的揚(yáng)程降低,流量增大。資料顯示,在人體輕微運(yùn)動(dòng),主動(dòng)脈壓比較穩(wěn)定的情況下,人體自然心臟左心房的平均壓一般為巧一30mmHg
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]STM32芯片在水泵綜合參數(shù)測(cè)量中的應(yīng)用[J]. 季力,顏建軍. 輕工機(jī)械. 2010(06)
[2]基于STM32標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)庫(kù)STM32F103xxx外圍器件編程[J]. 南亦民. 長(zhǎng)沙航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào). 2010(04)
[3]神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及應(yīng)用研究[J]. 鄧盈. 機(jī)械工程與自動(dòng)化. 2010(06)
[4]基于ATmega16計(jì)件器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 宋華寧,鄒清平. 科技信息. 2010(33)
[5]基于STM32F103的永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 張程. 自動(dòng)化應(yīng)用. 2010(11)
[6]基于Cortex-M3的STM32微控制器處理先進(jìn)電機(jī)控制方法[J]. Vincent Onde. 電子產(chǎn)品世界. 2010(11)
[7]基于ATmega16的壓力傳感器溫度補(bǔ)償智能化設(shè)計(jì)[J]. 胡園園,李淮江,王大軍. 儀表技術(shù)與傳感器. 2010(10)
[8]基于ATmega16單片機(jī)的通用電機(jī)控制裝置的設(shè)計(jì)[J]. 仝迪,張禾. 電子元器件應(yīng)用. 2010(07)
[9]基于ATmega16的無(wú)刷直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)[J]. 莫易敏,姚琳,湯春球. 機(jī)電工程. 2010(06)
[10]基于STM32的多步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)研究[J]. 劉慧英,范寶山. 測(cè)控技術(shù). 2010(06)
碩士論文
[1]基于Cortex內(nèi)核嵌入式處理器的壓磁傳感信號(hào)檢測(cè)技術(shù)研究[D]. 盧修文.北京工業(yè)大學(xué) 2009
[2]人工心臟用永磁無(wú)刷直流電機(jī)設(shè)計(jì)及驅(qū)動(dòng)控制研究[D]. 茹偉民.江蘇大學(xué) 2006
本文編號(hào):3307284
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