基于心电信号的左心室辅助装置控制系统

为了更准确地为心衰患者提供心室辅助,减轻左心室辅助装置工作时对心脏的损伤,设计了一套基于体表心电信号的实时跟随辅助系统。传统搏动式血泵在进行心室辅助时未考虑到辅助时序与心室舒张期之间的关系,造成对受损心脏的二次损伤。在原有驱动系统的基础上,提出了一种以STM32单片机为核心,采集及识别ECG信号波形,控制血泵辅助时序跟随体ECG信号的方案。通过对血泵输出压力波形的分析,验证了系统能准确对ECG信号波形进行检测,控制血泵工作时序与左心室舒张期和收缩期同步,避免对受损心脏的二次损伤。

基于计算流体动力学的新型电磁驱动搏动式灌注血泵泵头优化分析

目的应用计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)方法对电磁驱动搏动式灌注血泵流场进行仿真分析,通过改进泵头结构改善血液在血泵的流动状态,提升其抗溶血性能。方法应用Fluent 17. 0分析泵头结构变化对泵内流场的影响,通过血液流入和流出的4次仿真实验,分析内部液体的流线分布、中轴面上的湍流动能分布、血液流经泵头的压力损失和模型表面受到的切应力。结果在4次实验中,泵头入口与出口管路对称且与对称轴的夹角α=30°时,液体流线无明显紊乱,湍流程度较低;实验1中压力损失最小,为376. 8 Pa;实验1、2中的最大切应力分别为258. 6、302. 8 Pa,符合压力损失和溶血程度等血泵生物力学性能要求。选择α=30°模型为该电磁驱动搏动式灌注血泵的泵头结构,并通过3D打印技术进行制作。结论经过对泵头的优化分析,血泵溶血性能得到改善。研究结果可以运用到新型电磁驱动搏动式灌注血泵的设计与实验中。

基于计算流体动力学的体外模拟循环系统用单向阀优化分析

应用计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)方法对体外模拟循环系统(mock circulatory system,MCS)中使用的活塞阀、鸭嘴阀和蝶阀三种单向阀内部流场进行仿真分析,并重点分析蝶阀导流板的结构(包括:外圆弧形、三角形和内圆弧形)对血液流经单向阀的压力损失,流线与湍流动能分布,表面切应力及其对溶血的影响。结果显示,外圆弧形导流板对血液流经蝶阀的压力损失的数值,流线与湍流动能的分布均优于其它两种导流板结构,并且切应力的数值小于血细胞破碎极限值,阀内流场效果较好。本研究的结果表明外圆弧形导流板的蝶阀作为MCS中的单向阀具有结构简单和较好的抗溶血性能等优点,相关的仿真分析对于MCS的研究以及心室辅助装置(ventricular assist device,VAD)的设计都具有重要的参考价值。