The invention discloses a particle image velocimetry system and method for the internal flow field of an axial flow artificial heart, belonging to the technical field of image velocimetry. The particle image velocimetry system for the internal flow field of an axial flow artificial heart is designed, a far field magnetic driving device and a synchronization device are designed to ensure that each shot is at the same position of the impeller, and the convective axial flow artificial heart can be realized. Part flow field research; Axial flow artificial heart impeller position without driving coil occlusion, can be part of the flow field of the internal impeller of the Axial flow artificial heart PIV experiment; Synchronization control device and control program can achieve any angle of the pump shooting, can ensure that the camera shooting position is fixed at each time. The Particle Image Velocimetry Method for the internal flow field of an axial flow artificial heart, the driving device and the separation design of the blood pump rotor can isolate vibration and improve the accuracy of the experiment.
【技术实现步骤摘要】
一种用于轴流式人工心脏内部流场粒子图像测速系统及方法
本专利技术属于图像测速
,具体涉及一种用于轴流式人工心脏内部流场粒子图像测速系统及方法。
技术介绍
人工心脏泵的临床应用为心衰患者带来了福音,受到越来越多的关注与研究,血泵作为人工心脏的核心部件。人工心脏存在的问题是泵内部流场存在剪切应力,对红细胞剪切破坏导致的溶血问题。轴流式人工心脏内部流场的研究主要以数值仿真为主,但实际人工心脏由于加工因素等影响,与仿真结果可能有较大误差,为研究轴流式人工心脏的内部流场情况,需要通过实验的方法来研究内部流场情况。PIV(ParticleImageVelocimetry,又称粒子图像测速法)是目前研究内部流场的主要方法。中国专利201210103048.6公开了一种用于粒子图像测速的轴流泵及其粒子图像测速的方法;扬州大学硕士学位论文《轴流泵叶轮与导叶内部流场的3D-PIV测量》和上海交通大学硕士学位论文《轴流泵内流场的数值模拟与工实验研究》,上述文献是针对传统轴流式水泵的研究,传统水泵体积大,采用外接驱动轴的形式进行驱动,该方法不适用与轴流式血泵的PIV实验。论文《轴流式左心辅助泵的出口管道流场PIV实验研究》对轴流式血泵的PIV实验主要是对泵出口管道的流场进行测试,采用固定频率方式拍摄图像,没有设计PIV同步拍摄装置。目前轴流式人工心脏的驱动形式采用同步电机驱动原理,在由叶轮外周的线圈产生旋转的磁场带动叶轮转动。由于叶轮外部有线圈遮挡,因此无法对轴流式人工心脏内部流场进行拍摄,所以无法进行PIV实验。此外,驱动线圈导电部分浸泡在溶液中,需要进行防水处理。轴流式 ...
【技术保护点】
1.一种用于轴流式人工心脏内部流场粒子图像测速系统,其特征在于,包括轴流式血泵(1)、透明有机玻璃箱(2)、远场磁力驱动装置(3)、控制器(4)、PIV试验系统(5)、恒温水箱(6)、压力表(7)、流量计(8)、排气阀(9)和节流阀(10),所述轴流式血泵(1)固设于透明有机玻璃箱(2)内部,透明有机玻璃箱(2)的底面向内凹陷,形成凹槽,所述凹槽内设有远场磁力驱动装置(3),轴流式血泵(1)设置于凹槽的上端;所述透明有机玻璃箱(2)内灌满甘油水溶液;所述控制器(4)与远场磁力驱动装置(3)连接,用于控制远场磁力驱动装置(3)中的驱动电机;所述PIV试验系统(5)采用顶部投射激光片光源,侧面进行拍摄;所述轴流式血泵(1)的入口与恒温水箱(6)的出口通过管道(11)连接,轴流式血泵(1)的出口与恒温水箱(6)的入口通过管道(11)连接,轴流式血泵(1)的入口和出口设置有压力表(7),用于检测轴流式血泵(1)的入口和出口压力值;所述轴流式血泵(1)的出口和恒温水箱(6)之间设有流量计(8),用以检测轴流式血泵(1)的输出流量,保证轴流式人工心脏工作在额定工况下;所述轴流式血泵(1)和恒温水箱 ...
【技术特征摘要】
1.一种用于轴流式人工心脏内部流场粒子图像测速系统,其特征在于,包括轴流式血泵(1)、透明有机玻璃箱(2)、远场磁力驱动装置(3)、控制器(4)、PIV试验系统(5)、恒温水箱(6)、压力表(7)、流量计(8)、排气阀(9)和节流阀(10),所述轴流式血泵(1)固设于透明有机玻璃箱(2)内部,透明有机玻璃箱(2)的底面向内凹陷,形成凹槽,所述凹槽内设有远场磁力驱动装置(3),轴流式血泵(1)设置于凹槽的上端;所述透明有机玻璃箱(2)内灌满甘油水溶液;所述控制器(4)与远场磁力驱动装置(3)连接,用于控制远场磁力驱动装置(3)中的驱动电机;所述PIV试验系统(5)采用顶部投射激光片光源,侧面进行拍摄;所述轴流式血泵(1)的入口与恒温水箱(6)的出口通过管道(11)连接,轴流式血泵(1)的出口与恒温水箱(6)的入口通过管道(11)连接,轴流式血泵(1)的入口和出口设置有压力表(7),用于检测轴流式血泵(1)的入口和出口压力值;所述轴流式血泵(1)的出口和恒温水箱(6)之间设有流量计(8),用以检测轴流式血泵(1)的输出流量,保证轴流式人工心脏工作在额定工况下;所述轴流式血泵(1)和恒温水箱(6)之间的管道上设有排气阀(9),用于排出管道内的气体;所述轴流式血泵(1)和恒温水箱(6)之间的管道上设有节流阀(10),用于调节轴流式血泵(1)的流量。2.根据权利要求1所述用于轴流式人工心脏内部流场粒子图像测速系统,其特征在于,所述远场磁力驱动装置(3)由主动永磁转子(12)、联轴器(13)、驱动电机(14)和编码器(15)组成,远场磁力驱动装置各组件同轴安装于底座上,由驱动电机(14)带动主动永磁转子(12)旋转产生交变磁场,通过磁场耦合将转矩传递至轴流式血泵(1),从而驱动轴流式血泵(1)旋转运动,由于转动永磁体和固定永磁体保持固定的转速比,通过编码器(15)检测主动永磁转子(12)的位置及速度,可得到血泵叶轮的位置和速度信息,用于同步拍摄控制,编码器(15)每周产生一个脉冲信号,该脉冲信号连接至PIV实验系统(5)的同步拍摄装置,实现PIV拍摄时间的控制,确保每次拍摄在叶轮旋转至同一位置。3.根据权利要求1所述用于轴流式人工心脏内部流场粒子图像测速系统,其特征在于,所述轴流式血泵(1)由叶轮部分、输送管(16)组成,叶轮...
【专利技术属性】
技术研发人员:谭建平,巫伟强,王帅,喻哲钦,肖智勇,
申请(专利权)人:中南大学,
类型:发明
国别省市:湖南,43
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。