近生理脈動(dòng)流實(shí)驗(yàn)仿真與測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì).pdf

1、尋求合適的方法構(gòu)建組織工程化血管一直是血管組織工程領(lǐng)域各國(guó)學(xué)者研究報(bào)道的重點(diǎn)，作為理想的血管替代物，它應(yīng)有良好的機(jī)械張力，足以承受動(dòng)脈強(qiáng)大的血流沖擊而不破裂；具有血管生物活性，對(duì)溫度、血流變化有相應(yīng)舒縮反應(yīng)，并能分泌相應(yīng)的生物活性物質(zhì)。其中最重要的是血管替代物的力學(xué)性質(zhì)，要經(jīng)得起長(zhǎng)時(shí)間的血流考驗(yàn)，這是修復(fù)血管缺損成敗的關(guān)鍵。在血液流體力學(xué)對(duì)血管壁作用的長(zhǎng)期研究中，學(xué)者們?cè)O(shè)計(jì)出能模擬體內(nèi)血液循環(huán)、血管搏動(dòng)的裝置——血管生物反應(yīng)器，并將其成

2、功應(yīng)用于構(gòu)建組織工程化血管。相關(guān)研究中介紹的反應(yīng)器雖各有特點(diǎn)，但其共同的特點(diǎn)就是模擬人體血管搏動(dòng)及血流沖刷作用，在血管重建力學(xué)因素中主要研究血流動(dòng)力學(xué)的影響，尤其是脈動(dòng)流的影響。而在關(guān)于近生理狀態(tài)下的脈動(dòng)流研究相對(duì)較少。 本論文在血液流體力學(xué)的研究基礎(chǔ)上，構(gòu)建近生理動(dòng)脈脈動(dòng)流混合參數(shù)模型及其模擬電路網(wǎng)絡(luò)，運(yùn)用MATLAB軟件計(jì)算仿真電路模型，通過(guò)仿真出來(lái)的數(shù)據(jù)對(duì)近生理動(dòng)脈脈動(dòng)流裝置進(jìn)行理論指導(dǎo)。論文研究的主要內(nèi)容如下：

3、(1)對(duì)國(guó)內(nèi)外在血管組織工程方面的研究、文獻(xiàn)資料進(jìn)行了分析總結(jié)。對(duì)血管重建過(guò)程中的血流動(dòng)力學(xué)原理進(jìn)行了概述，特別是近生理脈動(dòng)流在血管重建中的作用給于了詳細(xì)的論述。 (2)根據(jù)心血管血流動(dòng)力學(xué)原理，在動(dòng)脈血管段的分布參數(shù)和集中參數(shù)模型的基礎(chǔ)上提出了6種模擬電路網(wǎng)絡(luò)來(lái)模擬近生理狀態(tài)的動(dòng)脈脈動(dòng)流裝置。這6種模擬電路的獨(dú)特點(diǎn)在于系統(tǒng)參數(shù)是變化的而輸入是不變的恒流。并運(yùn)用MATLAB軟件對(duì)6種電路網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行了計(jì)算和仿真，并對(duì)仿真結(jié)果和數(shù)

4、據(jù)進(jìn)行了詳細(xì)的分析。 (3)．在分析近生理動(dòng)脈脈動(dòng)流裝置研制原理與特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出系統(tǒng)裝置的制作要求，并設(shè)計(jì)和構(gòu)建近生理動(dòng)脈脈動(dòng)流實(shí)驗(yàn)裝置。對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置的各個(gè)組成部分進(jìn)行了詳細(xì)介紹，特別是裝置中的控制設(shè)備一液容器和液阻器，它們是裝置中的關(guān)鍵控制元件，實(shí)時(shí)要求高、制作較復(fù)雜。近生理動(dòng)脈脈動(dòng)流的測(cè)控系統(tǒng)是一個(gè)典型的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，由傳感器、小信號(hào)放大器、數(shù)據(jù)采集卡、多串口擴(kuò)展卡、蠕動(dòng)泵、直線電機(jī)、計(jì)算機(jī)等部分組成。通過(guò)多功能數(shù)據(jù)采集卡實(shí)現(xiàn)近生

5、理脈動(dòng)流裝置的壓力、流量的信息檢測(cè)。并運(yùn)用小信號(hào)放大器將傳感器輸出的小信號(hào)進(jìn)行調(diào)理，以便于數(shù)據(jù)采集和微機(jī)控制。 (4)．運(yùn)用C++Builder 5.0開(kāi)發(fā)工具完成近生理動(dòng)脈脈動(dòng)流實(shí)驗(yàn)裝置的測(cè)控軟件開(kāi)發(fā)，數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集與處理采用多線程技術(shù)實(shí)現(xiàn)，串口程序?qū)崿F(xiàn)蠕動(dòng)泵控制和直線步進(jìn)電機(jī)控制，設(shè)計(jì)并構(gòu)建了分布式直線步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)和控制協(xié)議。根據(jù)壓力傳感器和流量傳感器的特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)了傳感器標(biāo)定程序，對(duì)實(shí)驗(yàn)中所要采集的壓力和流量信號(hào)的標(biāo)定提