軸流式血泵外磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)及其控制系統(tǒng)研究.pdf_第1頁(yè)
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1、血泵輔助循環(huán)是挽救晚期心衰病人的重要手段,目前大多數(shù)血泵仍存在一些技術(shù)問題,如血泵系統(tǒng)的能量傳遞方式、穿皮導(dǎo)線和血泵的控制等,制約血泵的臨床應(yīng)用,影響受體的生活質(zhì)量。血泵的驅(qū)動(dòng)和控制系統(tǒng)是血泵的重要組成部分,又是解決上述問題的關(guān)鍵。外磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)軸流式血泵,由于其利用磁場(chǎng)作為血泵的穿皮能量傳遞方式,避免了穿皮導(dǎo)線引起受體的術(shù)后感染,具有重要的理論研究?jī)r(jià)值和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。本文以外磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)軸流式血泵為研究對(duì)象,心室功作為血泵輸出的控制目標(biāo),通過(guò)

2、理論分析、設(shè)計(jì)、建模、仿真和實(shí)驗(yàn)研究,建立完整的外磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)軸流式血泵的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和基于生理機(jī)制的控制系統(tǒng)。論文的研究?jī)?nèi)容如下。 針對(duì)血泵存在穿皮導(dǎo)線和控制策略方面的問題,基于非接觸穿皮能量傳遞的驅(qū)動(dòng)方式和多生理信號(hào)控制的血泵控制策略,設(shè)計(jì)血泵血泵的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng),提出外磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)軸流式血泵的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和基于生理機(jī)制的控制系統(tǒng)方案。 建立血泵磁力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)模型,研究不同角度、距離、極對(duì)數(shù)對(duì)磁力驅(qū)動(dòng)的磁力線分布和磁力矩的影響規(guī)律

3、,提出磁力驅(qū)動(dòng)性能最佳的參數(shù)匹配原則。研究磁力驅(qū)動(dòng)性能,提出解決(或避免)磁力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)堵轉(zhuǎn)問題的措施。 設(shè)計(jì)電磁執(zhí)行器(EMA),建立EMA的等效電路和EMA動(dòng)態(tài)性能分析結(jié)構(gòu)圖,研究EMA的起動(dòng)特性,提出實(shí)現(xiàn)EMA軟起動(dòng)的方法。 設(shè)計(jì)雙閉環(huán)PI調(diào)節(jié)的控制系統(tǒng),建立電流調(diào)節(jié)器、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器、PWM控制器的結(jié)構(gòu)模型、軟測(cè)量模型以及EMA與血泵之間的控制模型。設(shè)計(jì)了DSP系統(tǒng)的硬件配置、軟件結(jié)構(gòu),開發(fā)了基于DSP的血泵控制系統(tǒng),

4、實(shí)現(xiàn)基于生理機(jī)制控制血泵,并且系統(tǒng)中無(wú)硬件傳感器的設(shè)計(jì)思想。 提出基于心室功能的血泵控制策略。根據(jù)Windkessl模擬體循環(huán)模型,建立了升主動(dòng)脈處包含血液動(dòng)力學(xué)參數(shù)的壓力和流量方程。以常態(tài)和病態(tài)的生理參數(shù)為變量,采用單因素法對(duì)控制目標(biāo)模型進(jìn)行仿真計(jì)算,研究血液動(dòng)力學(xué)參數(shù)對(duì)血泵輸出的影響規(guī)律;結(jié)合臨床表現(xiàn),提出控制目標(biāo)模型的修正準(zhǔn)則。建立血泵控制系統(tǒng)性能仿真的模型,對(duì)EMA的動(dòng)態(tài)性能和控制性能進(jìn)行仿真。設(shè)計(jì)并制適了驗(yàn)證血泵驅(qū)動(dòng)性

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