左心室輔助裝置磁懸浮技術(shù)研究.pdf

1、心力衰竭是人類面臨的最具挑戰(zhàn)性的心血管疾病,每年奪走全球數(shù)十萬人的生命。對于終末期心衰,心臟移植是現(xiàn)今最有效的治療手段,但是自然心臟供體的數(shù)量難以滿足日益增長的臨床需要。
　　人工心臟是以機(jī)械裝置的方式將血液輸送到人體的循環(huán)系統(tǒng)中,來輔助或代替自然心臟的泵血功能。心衰患者大多數(shù)表現(xiàn)為左心室功能的衰竭,很多患者只需要進(jìn)行左心室的輔助治療,就能夠有效度過心臟移植手術(shù)的等待期,甚至心肌功能逐漸恢復(fù)正常。因此,左心室輔助裝置是人工心臟研究

2、領(lǐng)域的一個重要分支,被視為未來人工心臟的主要研究對象。
　　磁懸浮技術(shù)以其非接觸、無摩擦、壽命長等優(yōu)點(diǎn),很好地減少早期左心室輔助裝置中因機(jī)械磨損引起的血栓、溶血以及發(fā)熱等一系列問題,將磁懸浮技術(shù)應(yīng)用到左心室輔助裝置是當(dāng)前一個新興的研究方向。國際上針對磁懸浮左心室輔助裝的研究取得了長遠(yuǎn)的發(fā)展,已經(jīng)有少量的產(chǎn)品應(yīng)用到臨床試驗(yàn)中,但都是以主動加被動的方式或是被動的方式實(shí)現(xiàn)懸浮,并非在五個自由度上實(shí)現(xiàn)主動全磁懸浮。
　　本文提出了以

3、DSP為核心控制器的主動全磁懸浮左心室輔助裝置的設(shè)計(jì),整個系統(tǒng)由位移傳感器、數(shù)字控制器、功率放大器、電磁鐵、轉(zhuǎn)子五個部分組成。數(shù)字控制器DSP采集位移傳感器輸出的轉(zhuǎn)子位移信號,通過改進(jìn)型PID控制算法輸出控制信號,經(jīng)由功率放大器放大后輸出到電磁鐵中控制轉(zhuǎn)子穩(wěn)定懸浮。本文在論述了左心室輔助裝置的發(fā)展背景和研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,闡明了課題研究的意義。在此基礎(chǔ)上,論文主要完成了一下工作:
　　(1)對磁懸浮左心室輔助裝置進(jìn)行了基礎(chǔ)理論和工作

4、原理的分析介紹,根據(jù)左心室輔助裝置的結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)加工了實(shí)驗(yàn)用的部分機(jī)械零件。建立了磁懸浮轉(zhuǎn)子單自由度數(shù)學(xué)模型,通過對模型的分析得到了系統(tǒng)的等效傳遞函數(shù)。
　　(2)針對磁懸浮左心室輔助裝置的結(jié)構(gòu)及性能要求,設(shè)計(jì)選型了DSP數(shù)字控制器及其外圍硬件電路,TMS320F2812以其高速的數(shù)據(jù)處理能力、快速的中斷響應(yīng)以及豐富的外設(shè)資源能夠很好的滿足控制系統(tǒng)的處理要求。
　　(3)本文重點(diǎn)分析研究了幾種改進(jìn)型的PID控制算法,并使用MA