一氧化氮流量控制系统仿真研究

目的 针对模糊规则难以人为整定的难题，开发一种基于改进遗传算法整定模糊规则的模糊比例-积分-微分（proportional-integral-derivative,PID）算法，并应用于一氧化氮流量控制系统。方法首先采用机理法结合阶跃响应法的形式进行控制对象建模，再运用MATLAB进行控制算法的设计，最后将该算法与通用规则模糊PID算法和位置式PID算法进行仿真对比。结果 应用了该算法的一氧化氮流量控制系统具备超调小、几乎无稳态误差的特性，控制性能远远优于通用规则模糊PID算法和位置式PID算法。结论 该算法可解决模糊规则难以人为整定的困难，改善模糊PID控制器控制性能，对提高NO流量控制精度、降低NO吸入疗法治疗风险具有参考价值。     

温控医用灌注泵模糊自整定PI D控制系统的研究

针对温控医用灌注泵的应用过程对温度控制的要求及其所具有的时滞性、非线性、模型结构不确定等特点,我们结合模糊控制技术和常规PID控制方法,组成模糊自整定PID控制器。将传统PID和自整定模糊PID控制器分别应用于温控医用灌注泵系统。实验结果表明,模糊自整定PID控制器在动态性能、稳定时间和稳态误差方面均比传统PID的效果好。     

温控医用灌注泵模糊自整定PID控制系统的研究

针对温控医用灌注泵的应用过程对温度控制的要求及其所具有的时滞性、非线性、模型结构不确定等特点,我们结合模糊控制技术和常规PID控制方法,组成模糊自整定PID控制器。将传统PID和自整定模糊PID控制器分别应用于温控医用灌注泵系统。实验结果表明,模糊自整定PID控制器在动态性能、稳定时间和稳态误差方面均比传统PID的效果好。     

磁悬浮式带辅助支点离心血泵的可行性研究

提出带一个辅助支点的磁悬浮内置电机式离心血泵，泵出口采用了全新的设计方法，泵进出口及叶轮在一条轴线上，使血泵的流体结构较为合理。陶瓷滚珠支承使泵运行更稳定，可承受更大的负荷，且陶瓷在血液中不会被腐蚀，和血液相容性较好。在此基础上对血泵性能进行了测试，初步实验表明该泵的性能良好，其物理特性能满足临床体外循环及辅助循环的需要。     

体外循环用血泵研究进展

本文在阐述体外循环原理及临床意义的基础上,简单介绍了体外循环用血泵的原理、特点以及关键技术评价指标,重点分析了离心血泵的发展历史,及二代、三代离心血泵磁力驱动的工作原理和特点。第二代血泵采用圆盘形磁力耦合器驱动方式,其永磁体采用组合拉推式结构。第三代血泵是在第二代血泵的基础上增加了磁悬浮系统。最后展望了体外循环用离心血泵的发展趋势。     

一种新型可植入式磁悬浮离心血泵的温度场分析

研究一种新型可植入式磁悬浮离心血泵的温度场情况.采用计算机辅助设计工具设计一种磁悬浮离心血泵,对血泵模型进行简化处理后导入到有限元分析软件中进行温度场分析.结果表明:在标准负荷下电机约在开始运转后250 s达到热平衡.血泵温升最高处为电机绕组,最高温度38.4℃,其次为铁心部分温度为38.3℃.血泵整体温升均不超过2℃.在设定的最大运转负荷状态下电机也在250 s达到热平衡.温升最高处仍为电机绕组,局部最高温度为39.963℃.与血液相接触的泵壳最高温度为39.3℃.血泵在标准负荷下温升符合要求.在最大负荷状态下电机绕组与铁芯温升超过要求,但可以通过减少电机产热,改良为上下双电机及增加上泵壳下血流量来减少局部过热问题.     

磁液悬浮离心血泵体外溶血的实验及耐久性实验

通过建立模拟循环管路系统来研究磁液悬浮离心血泵的溶血性能及机械稳定性。建立体外模拟循环管路系统,体外溶血实验中以新鲜羊血为循环介质,调节前负荷和后负荷分别为15、100 mmHg,血泵转速设定为2 900 rpm,测定血浆游离血红蛋白含量（FHb）和红细胞压积（Hct）,计算血泵标准溶血指数（NIH）;耐久性试验其他各项设定同体外溶血实验,循环介质改为甘油水溶液。在体外溶血实验中,测得磁液悬浮离心血泵NIH值为（0.0038±0.0008）g/100L;耐久性实验中血泵连续正常运转90 d,期间无卡壳、停泵等现象,电压、电流、转速稳定。该血泵溶血性能处于较高水平,机械性能稳定可靠,满足进一步进行动物实验的要求。     

血泵驱动电机的生理控制策略研究

目的在分析现有血泵电机驱动控制策略的基础上,以外磁场驱动轴流式血泵为研究对象,提出基于心室功的血泵驱动电机控制策略,使血泵的输出控制模拟心脏输出的工作机制,提高受体的生活质量。方法建立主动脉瓣处包含血液动力学参数的压力和流量方程,设计了血泵的控制系统及实现方法;以常态和病态血液动力学参数作为例子,对控制目标模型进行仿真;实验严格控制系统的可行性。结果不论是常态还是病态,主动脉瓣处仿真压力与临床数据基本相符;血泵电机的输出与控制目标模型相符,控制系统的响应满足控制性能的要求。结论以心室功作为血泵的控制目标容易满足受体的生理要求,使血泵电机运行在最佳工作状态,为基于生理机制的血泵控制提供一种方法。     

人工心脏血泵驱动电机的控制研究

本文介绍了一种新颖的泵机合一结构的人工心脏叶轮血泵驱动电机的控制系统设计。该控制系统取消位置传感器 ,采用反电势进行位置检测控制 ,结果使血泵可靠性提高 ,性能改善 ,长度缩短 ,连接线减少 ,更适合于临床应用。     

人工心脏血泵驱民机的控制研究

本文介绍了一种新颖的泵机合一结构的人工心脏叶轮血泵驱动电机的控制系统设计。该控制系统取消顺，采用反电热进行位置检测控制，结果使血泵可靠性提高，性能改善，长度缩短，连接线减少，更适合于临床应用。     

基于心室功的血泵控制算法研究

针对外磁场驱动轴流式血泵的控制,提出基于心室功的控制算法。分析自然心脏和人工心脏之间做功关系,建立用于驱动血泵电机的控制模型,根据常态生理参数,对血泵的控制模型进行计算和实验。基于心室功的控制算法与其他控制算法比较,有利于评价左心室辅助装置的性能,更符合实际生理需求;充分发挥驱动电机效率,避免系统长期工作在高速阶段,从而避免系统高温,有助于抑制血泵对血液的破坏。     

磁偶合驱动轴流式血泵的可行性研究

报道一种新的自行设计研制的磁偶合驱动轴流式血泵 ,电机采用自制的中空无刷直流电机 ,血泵进出口及叶轮在一条轴线上 ,使血泵内与流体力学有关的结构更为合理 ,对血泵性能进行了测试和验证 ,实验表明该泵的性能良好 ,其流体力学特性能满足临床体外循环及辅助循环的需要     

基于快速溶血预估模型的离心血泵叶轮特性数值分析

离心血泵叶轮形态是决定其内部流场剪切应力致血液细胞损伤的重要因素之一。对具有不同叶轮形态的离心血泵进行流体动力分析及数值溶血预估有助于提高血泵的综合性能。本文采用低雷诺数修正SSTκ-ω湍流模型,对四种不同叶轮形态的离心血泵内部流场进行计算,包括压力场、速度场以及剪切应力场分布等;并运用快速溶血预估模型计算各血泵的标准溶血参数值(NIH)。分析结果表明,虽然四种血泵的压力场分布均符合要求,但对数螺旋线叶轮血泵流道中的涡流和回流得到了明显改善,高剪切应力区域体积只占总体积的0.004%,NIH为0.0089,对血液细胞破坏最小。     

基于溶血性能的离心式旋转血泵设计

溶血性能是衡量血泵性能的一个重要指标.基于平均剪切应力模型,通过减少红细胞流经叶轮的时间和降低它在此过程中所受平均剪切应力的方法,对离心血泵进行设计,进而改善溶血性能.采用商用流体仿真软件Fluent,对血泵内的三维不可压湍流流场进行数值模拟,得到红细胞在血泵内的流动迹线和流动参数;应用溶血估算公式,分析不同流量下血泵的溶血性能,计算得到溶血估算值在0.006-0.015之间,有较好的溶血性能,满足血泵对溶血性能的要求.     

轴流式血泵无位置传感驱动控制系统设计

目的:设计一种无位置传感器轴流式血泵驱动控制系统,实现轴流式血泵的速度闭环控制、无线状态监测及动态调节控制。 方法:以STM32F103作为主控芯片,设计六臂全桥驱动电路,采用端电压过零检测实现转子位置和速度检测,并设计PI控制器实现闭环控制,使用无线蓝牙通讯实现泵状态监测及控制。 结果:驱动控制系统速度响应快,稳态误差小于1%,在8 000 rpm转速下,能够达到人体血液循环所需的流量及压差要求。 结论:系统实现了轴流式血泵无位置传感的启动及速度闭环控制,通过蓝牙模块实现对泵运行过程的电压、电流及流量进行监控和运行过程中根据病人生理情况动态调节泵转速。     

基于CFD的离心式人工心脏泵的溶血预测方法

溶血的定量评价对于人工心脏泵的设计和研究十分重要.本研究应用CFD（computational fluid dynamics）技术,针对两种叶轮设计的离心血泵进行了数值模拟,计算得到了其内部的流线分布.根据溶血、切应力和暴露时间三者之间的幂函数模型,对血泵的溶血进行了预测.最后,用溶血实验结果进行了验证.结果表明,在相同的边界条件下,流线型叶轮泵内的溶血值要小于直叶片叶轮泵,与溶血实验结果一致.可见,应用CFD实现溶血的定量计算是可行的,溶血、切应力和暴露时间之间的幂函数模型能较好地反映血泵的溶血性能.     

三种叶片式血泵的体外溶血试验研究

血泵对血液的破坏程度是衡量血泵性能的一个重要指标。本文针对三种叶片式血泵即离心泵、轴流泵、混流泵的溶血试验做一比较分析。在试验中 ,选用了我们研制的Ⅰ型离心血泵、磁耦合型轴流血泵、螺旋混流泵。在一封闭管道中 ,注入新鲜抗凝羊血 5 0 0ml,水浴温度 37℃ ,血泵辅助流量为 5L min ,平均压力10 0mmHg,分别在泵转后 0、 0 5、 1 0、 1 5、… 4 0h测量血浆中游离血红蛋白 (FHB)和纤维蛋白原 (FIB)含量 ,最后计算出三个血泵整个过程中的标准溶血指数NIH。结果表明三种血泵对血液都有一定的破坏 ,它们的NIH值分别为 0 112 5± 0 0 15 7g 10 0L、 0 0 931± 0 0 137g 10 0L和 0 0 5 6 1± 0 0 0 5 8g 10 0L ,由此可得出混流泵对血液的破坏最小。     

叶片倒角对FDA标准血泵流场和溶血预测的影响

目的采用计算流体力学(computational fluid dynamics, CFD)方法研究FDA标准离心血泵叶片倒角对流场和溶血的影响。方法针对FDA标准离心泵,模拟3个工况下水力学性能、流场形态、溶血指数等血泵关键性能,并进一步比较叶片结构有、无倒角时对前述模拟结果造成的影响。结果血泵叶轮倒角对血泵压头(无倒角特征与有倒角特征压头计算值最大百分比差异为57.38%)、流场等均有影响,从而导致溶血预测值也有显著差别(两者最大误差超过1个数量级)。结论对叶轮进行有倒角处理有助于优化血泵的性能。研究结果对更好使用CFD辅助血泵的血液相容性设计具有重要意义。     

用于心肺脑复苏(CPCR)的离心血泵的优化设计

提出了心肺脑复苏机中重要部件－离心血泵的要求,对现有不同血泵进行比较与分析,提出初步的优化方案,给出了心肺复苏用泵的优化结构,并在此基础上对自行设计研制的的泵的性能进行了测试初步实验结果表明该泵的性能良好,其水力学性能满足心肺脑复苏机的需要。     

离心血泵内部流场数字模拟及溶血分析

血泵是心脏辅助循环装置的核心部件之一,其运行过程中所产生的血栓和溶血超出安全范围将会引发多种并发症,严重者甚至危及病人生命,因此血栓和溶血问题是衡量血泵性能的重要指标也是血泵的重要研究课题。研究表明,溶血主要是由血泵内叶轮的机械运动及血液的复杂流动的高剪切力引起。因此溶血多出现在血液与固壁接触面上及复杂流动的流体问。本次研究的目的是要探索用数值模拟的方法分析离心血泵内部的流场及溶血情况,在研究中通过与上海某医院合作实验采集一种叶片式离心血泵运行过程中的实验数据,再对该叶片式离心血泵内部流场进行数值模拟,通过对比血泵实际运行情况与数值计算结果对其内部血栓和溶血问题进行系统的分析研究,最终数值模拟分析的情况与该血泵在实际运行中的血栓和溶血情况基本相符。通过本次研究探索用数值模拟的方法对血泵的血栓和溶血现象进行分析,特别是对溶血现象进行一定程度的定量分析,此分析结果及分析方法可为血泵优化及临床应用做方法指导之用。