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《中南大学》 2005年
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基于单片机控制的微型轴流式血泵外磁驱动系统研究

陈建伟  
【摘要】:随着生物医学技术的不断发展,“人工心脏”和“机械性心脏辅助”的研究已成为心脏外科和生物医学工程领域极为关注的焦点,轴流式血泵更是目前人工心脏结构研究的热点。 在人工心脏研究过程中,血泵驱动能源的提供方式是人工心脏研究的关键问题之一,因为驱动方式已成为微型血泵能否实用化的关键技术。在传统以及目前的血泵系统中,几乎所有临床应用都采用体内储能方式或通过导线(管)向体内血泵提供能量,这种方式由于有导线或导管穿过皮肤从体内引出,容易造成体内感染等问题,不适合长期使用。 外磁场驱动方式不仅有效解决了以往血泵供能系统的不足,同时它通过非接触式磁场驱动,避免了密封,渗漏以及人体排异性等一系列传统泵结构难以克服的工程和医学上的困难,大大降低了感染的机会,具有重要的创新性。 本文通过对血泵外磁驱动方式的探索研究,提出了基于单片机控制的微型轴流式血泵外磁驱动系统设计思想,同时通过实验验证了系统方案的可行性。主要研究内容如下: 1、对永磁体体积的计算进行理论分析,建立永磁体磁场的空间数学模型,并利用ANSYS软件对永磁体磁场进行仿真研究。 2、旋转磁场产生方法研究。根据血泵的特殊工作特点、外磁驱动轴流式血泵工作原理,以及外磁驱动对驱动装置的要求,提出了电机驱动法、励磁线圈驱动法、电磁棒法等三种旋转磁场产生的方案,通过理论分析、比较,确定了产生旋转磁场的设计方案。 3、血泵外磁驱动系统设计研究。根据励磁线圈驱动法产生旋转磁场的方案,提出了两种交变脉冲的具体产生方法,设计了基于单片机控制的血泵外磁驱动系统。包括硬件系统和软件系统的设计,另外,对驱动装置调速功能软件进行了设计,以及对系统工作过程中可能出现的一些干扰提出了预防措施。
【学位授予单位】:中南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TH789

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