植入式左心室輔助裝置控制技術(shù)研究.pdf

1、人工心臟作為有效治療心臟病的一種手段,相關(guān)技術(shù)的研究日益為國(guó)內(nèi)外醫(yī)學(xué)界所重視。植入式左心室輔助裝置作為人工心臟研究中的一個(gè)分支,由于其自身特點(diǎn)被視為未來(lái)人工心臟的主流。本課題以左心室輔助裝置為研究對(duì)象,通過(guò)分析左心輔助泵的結(jié)構(gòu)與工作原理,在參考國(guó)內(nèi)外研究經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上,改進(jìn)了血泵驅(qū)動(dòng)技術(shù)與控制算法。論文主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　 針對(duì)現(xiàn)有血泵的特性,對(duì)血泵電機(jī)驅(qū)動(dòng)線圈進(jìn)行設(shè)計(jì)。通過(guò)與現(xiàn)有左心室輔助裝置血泵進(jìn)行對(duì)比,分析了本文所用血泵的

2、特定性能指標(biāo)與結(jié)構(gòu)特征；初步確定了驅(qū)動(dòng)線圈的相關(guān)參數(shù),包括形狀、匝數(shù)、尺寸、安裝位置及部分電磁參數(shù),使得血泵電機(jī)既滿足了驅(qū)動(dòng)要求又解決了溫升問(wèn)題。
　　 設(shè)計(jì)了血泵電機(jī)控制系統(tǒng)的硬件配置與軟件架構(gòu)。硬件配置包括控制器選擇、電源管理、報(bào)警指示和緊急情況應(yīng)對(duì),特別針對(duì)血泵電機(jī)進(jìn)行了驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)；軟件部分在經(jīng)過(guò)需求分析后,設(shè)計(jì)了圖形用戶界面中的LCD顯示和進(jìn)行了上位機(jī)軟件的開(kāi)發(fā)。
　　 針對(duì)常規(guī)血泵控制系統(tǒng)只是對(duì)血泵電機(jī)轉(zhuǎn)速

3、的控制,提出了基于血泵輸出壓力和流量的工作點(diǎn)控制算法。根據(jù)受體不同的生理特征,以血壓和供血量作為控制目標(biāo),實(shí)現(xiàn)血泵的自動(dòng)控制。圍繞所建立的控制系統(tǒng),結(jié)合血流動(dòng)力學(xué)和生理學(xué),解決了不同受體控制參數(shù)的計(jì)算問(wèn)題:利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法對(duì)尚不能進(jìn)行在線測(cè)定的血泵輸出血壓和流量進(jìn)行了估算；對(duì)血泵三種工作狀況提出了工作點(diǎn)控制算法、恢復(fù)控制算法和解除抽吸控制算法；為血泵轉(zhuǎn)速控制設(shè)計(jì)了雙閉環(huán)調(diào)速控制系統(tǒng)。
　　 對(duì)血泵及控制系統(tǒng)進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)和仿真