一种脉动泵的设计方法技术

本发明专利技术涉及一种脉动泵的设计方法，属于医疗教学仪器领域，一种脉动泵的设计方法，具体包括有以下方案：S1：首先需要确认使用者对脉动流参数的关注点，是偏重于精确模拟心室内容积的变化，还是模拟心脏输出过程中流速的变化，这一因素决定了整体系统的设计思路和方向；S2：确定了关注参数的侧重点后，接下来就进入到脉动产生原理的选择以及产生脉动所遵循的曲线数据，对曲线数据进行处理，将生理数据转换为为用于程序控制的工程数据；S3：根据选用的脉动发生原理和转化所得到的工程数据进行脉动泵装置的设计和相应的控制程序设计。行脉动泵装置的设计和相应的控制程序设计。

【技术实现步骤摘要】
一种脉动泵的设计方法


[0001]本专利技术涉及医疗教学仪器
，更具体的说是涉及一种脉动泵的设计方法。

技术介绍

[0002]心血管疾病是当今世界上对人类健康造成巨大威胁的疾病之一，其发病率及死亡率已超过肿瘤和其它疾病而跃居第一。仅2014年统计，全球心血管处方药销售额超过了980亿美元，并且以较快的速度逐年递增。
[0003]据我国卫生部门医学统计报告显示，国内心血管疾病在上世纪50年代末发病仅为5.1％，到90年代就增至13.6％，在2002年的时候，18岁以上的患病人群占患者总数的18.8％，二50
‑
70岁的中老年者患有高血压，血脂异常，糖尿病，肥胖症等心血管疾病的“危险状态人群”占患者总数的70％。
[0004]防止心血管疾病的发展趋势主要以预防为主，而预防的前提是对此类疾病需要有足够的认识。为了帮助临床医生或者医学理论研究人员深入了解心血管血液循环的规律和特征，医学教学仪器领域的开发人员陆续开发出多种形式的心血管流体脉动仿真装置，而这些装置的作用主要在于效果模拟，而并不能精确重现所期望的脉动流特征。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供了一种能精确控制脉动流体的脉动泵设计方法。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案，主要包括：
[0007]一种脉动泵的设计方法，具体包括有以下方案：
[0008]S1：首先需要确认使用者对脉动流参数的关注点，是偏重于精确模拟心室内容积的变化，还是模拟心脏输出过程中流速的变化，这一因素决定了整体系统的设计思路和方向；
[0009]S2：确定了关注参数的侧重点后，接下来就进入到脉动产生原理的选择以及产生脉动所遵循的曲线数据，对曲线数据进行处理，将生理数据转换为为用于程序控制的工程数据；
[0010]S3：根据选用的脉动发生原理和转化所得到的工程数据进行脉动泵装置的设计和相应的控制程序设计。
[0011]优选的，步骤S1中若使用者关注要点在于心脏做功过程中的心室容量变化，那么优先选用活塞机构作为产生脉动的动力机构，用活塞的腔室模拟左心室，由于活塞缸体的直径和横截面积是一个确定的值，在活塞运行过程中，活塞缸内液体的容积和活塞的位移之间呈正比例关系。
[0012]优选的，步骤S2中若采集心室容量在不同时间点的值并做成曲线图表，就得到了心室的容积
‑
时间曲线，脉动泵的运行基础就是这条容积
‑
时间曲线。
[0013]优选的，由于活塞缸内液体的容积和活塞的位移之间的正比例关系，步骤S3中若将上述曲线各点的容积(V)除以活塞横截面积(S)，就得出活塞在不同时间下的位移数据
(P)数组：
[0014][0015]将此数组和对应的时间信息重新绘制成图表，就得到活塞位移
‑
时间曲线；控制程序将位移
‑
时间曲线信息转换为电驱动信号控制活塞的往复运行；可以采用旋转电机和直线丝杆组合的方式驱动活塞，也可以采用直线电机直驱的方式来驱动活塞。
[0016]优选的，心室内容量的变化会引起血管管路上的流体流速发生变化，所以从这个意义上来说，容量变化时引起流速变化的起因，流速变化时容量变化造成的结果，最终反映出来的效果是流体以脉动流的形式向前输送。
[0017]优选的，步骤S1中若使用者关注要点在于精确模拟血流流速的实时变化，可以选用叶轮泵、转子泵实现流速模拟，考虑到控制精度，优先选用齿轮泵作为动力来源；因为齿轮泵式一种输出量和旋转圈数成正比关系的液体输送泵，具有较好的输出特性，其输出变化量受后端的负载变化较小，通过动态改变齿轮泵的运行转速，模拟动脉血流的效果，齿轮泵的转速对应血流流速v(L/min)，齿轮泵等旋转圈数对应血流流量Q(L)。
[0018]优选的，在心室收缩和射血的过程中，心脏输出流速会经历慢
‑
快慢的变化过程，心室收缩其内部压力达到一定值后射血过程开始，血流流速从0逐渐增大，直至到达快速射血期，随后流速减慢，进入慢速射血期，当左心室压力小于主动脉压力后，射血过程完成，血流流速降为0；根据此过程的流速变化可绘制出流速
‑
时间曲线，对流速数值(v)数组做时间的积分运算，就会得出心脏周期活动过程中各时间点对应的输出流量(Q)值：
[0019][0020]优选的，由于齿轮泵输出量和旋转圈数成严格的正比关系，齿轮泵每转一圈的输出量一定，因此输出流量(Q)除以齿轮泵每圈输出量(a)就得出齿轮泵的旋转圈数r：
[0021][0022]旋转圈数
‑
时间数据是控制程序设计的数据基础，在控制程序中将旋转圈数
‑
时间对应关系转化为控制所需的电信号，以驱动齿轮泵运行。
[0023]经由上述的技术方案可知，本专利技术提供了一种根据不同的脉动产生原理出发，对目标流体数据进行相应的数据变换，并应用适当的脉动生成装置进行脉动泵设计的一种方法，本专利技术明确了容量、流速两种需求下的脉动泵分类方法，提供了这两类脉动泵设计的理论依据。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0025]图1为本专利技术设计方案示意图。
具体实施方式
[0026]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0027]实施例1
[0028]本专利技术提供了医学教学仪器领域中一种脉动泵的设计方法，首先需要确认使用者对脉动流参数的关注点，是偏重于精确模拟心室内容积的变化还是模拟心脏输出过程中流速的变化，这一因素决定了整体系统的设计思路和方向，确定了关注参数的侧重点后，接下来就进入到脉动产生原理的选择以及产生脉动所遵循的曲线数据，对曲线数据进行处理，将生理数据转换为为用于程序控制的工程数据，然后根据选用的脉动发生原理和转化所得到的工程数据进行脉动泵装置的设计和相应的控制程序设计。
[0029]心脏依靠收缩和舒张的交替活动产生类似于泵一样的效果，推动血液在心血管系统中循环流动，完成机体各器官、微循环及细胞的物质交换。左心室射血的过程，是从左心室舒张开始的，此时左心室内快速充盈，随着容积增大到一定程度，充盈速度变缓，之后进入等容舒张期，在这一阶段，心室内的容积保持不变，等容舒张期结束后，左心室收缩，其内部压力快速升高，推动主动脉瓣打开，进入快速射血期，在此期间，左心室向外输出的流速较大，随着左心室内的容量减小，射血速度逐渐减慢，直到主动脉的压力大于左心室的压本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种脉动泵的设计方法，其特征在于，具体包括有以下方案：S1：首先需要确认使用者对脉动流参数的关注点，是偏重于精确模拟心室内容积的变化，还是模拟心脏输出过程中流速的变化，这一因素决定了整体系统的设计思路和方向；S2：确定了关注参数的侧重点后，接下来就进入到脉动产生原理的选择以及产生脉动所遵循的曲线数据，对曲线数据进行处理，将生理数据转换为为用于程序控制的工程数据；S3：根据选用的脉动发生原理和转化所得到的工程数据进行脉动泵装置的设计和相应的控制程序设计。2.根据权利要求1所述的一种脉动泵的设计方法，其特征在于，步骤S1中若使用者关注要点在于心脏做功过程中的心室容量变化，那么优先选用活塞机构作为产生脉动的动力机构，用活塞的腔室模拟左心室，由于活塞缸体的直径和横截面积是一个确定的值，在活塞运行过程中，活塞缸内液体的容积和活塞的位移之间呈正比例关系。3.根据权利要求2所述的一种脉动泵的设计方法，其特征在于，步骤S2中若采集心室容量在不同时间点的值并做成曲线图表，就得到了心室的容积
‑
时间曲线，脉动泵的运行基础就是这条容积
‑
时间曲线。4.根据权利要求3所述的一种脉动泵的设计方法，其特征在于，由于活塞缸内液体的容积和活塞的位移之间的正比例关系，步骤S3中若将上述曲线各点的容积(V)除以活塞横截面积(S)，就得出活塞在不同时间下的位移数据(P)数组：将此数组和对应的时间信息重新绘制成图表，就得到活塞位移
‑
时间曲线；控制程序将位移
‑
时间曲线信息转换为电驱动信号控制活塞的往复运行；可以采用旋转电机和直线丝杆组合的方式驱动活塞，也可以采用直线电机直驱的方式来驱动活塞。5.根据权利要求1
‑
4任意一项所述的一种脉...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵斌，
申请(专利权)人：宁波创导三维医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：