Главная » Просмотр файлов » Диссертация

Диссертация (1025996), страница 3

Файл №1025996 Диссертация (Разработка методов обеспечения требуемой динамики ротора аксиального насоса вспомогательного кровообращения на активных магнитных опорах) 3 страницаДиссертация (1025996) страница 32017-12-21СтудИзба
Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Установлено, что угловые колебания ротора изменяют перепаддавления на выходе из камеры насоса на величину в 4 раза меньшую требуемой (5мм рт. ст. (при угле наклона 3°) при необходимых 20 мм рт. ст.). В то же времяизменение скорости вращения ротора приводит к соответствующим колебаниямперепада давления, который создает насос. Таким образом, подход к созданиюпульсаций за счет изменения скорости вращения ротора принято считатьэффективным.В заключении подведены итоги работы.Вприложенииуравненийдвиженияподробноротора,приведенапредставленыпроцедураобезразмериванияаналитическиевыражениясинтезированных нелинейных законов управления, проанализировано влияниеускорений от переменной скорости вращения ротора в случае режима пульсацийза счет изменения скорости вращения ротора, дан расчет динамики ротора длядвух режимов пульсаций с традиционным линейным ПИД регулятором.13ГЛАВА 1.

АКТУАЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ РАЗРАБОТКИ НАСОСОВВСПОМОГАТЕЛЬНОГО КРОВООБРАЩЕНИЯЭпидемиологическиеисследованияЭПОХА-ХСН[69](8регионовРоссийской Федерации (РФ), 19500 респондентов) и ЭПОХА-О-ХСН [1, 69](эпидемиологическое обследование больных в Европейской части России;субпроекты: Эпоха-ХСН, Эпоха-О-ХСН, Эпоха-АГ; одномоментное госпитальноеисследование в 22 регионах РФ), проведённые в 2004 – 2005 годах,демонстрируют, что хроническая сердечная недостаточность (ХСН) в разнойстепени тяжести наблюдается у 7% (около 7,9 млн.

человек) населения страны[68]. Клинически выраженная ХСН достигает 4,5% (около 5,1 млн. человек). ВНациональных рекомендациях по диагностике и лечению хронической сердечнойнедостаточности (ХСН) [48] отмечено: в результате 10-летнего наблюдения запопуляцией обнаружено, что распространенность ХСН в популяции растет всреднем на 1,2 человека на 1000 населения в год. Аппараты вспомогательногокровообращения являются, на сегодняшний день, основной альтернативойтрансплантации донорского сердца для людей, страдающих острыми формамисердечной недостаточности [5, 28, 48, 75].Принцип работы насоса вспомогательного кровообращения состоит в том,что, будучи присоединенным к левому желудочку одной канюлей и к восходящейаорте–другой,насосполностьюиличастичнозаменяетфункциюинвалидизированного левого желудочка.

Систему НВК условно можно разбить натри подсистемы: насосную часть, систему питания и систему управления(Рис. 1.1).14Рис. 1.1. Элементы системы НВК [172]1.1.Типы насосов вспомогательного кровообращенияНасосами вспомогательного кровообращения (НВК) для поддержанияфункции сердца стали заниматься с середины XX в. Впервые заменить сердцесобаки попытался советский учёный В. П.

Демихов в 1937 г. В 60-х гг. в СССРбыла начата программа по созданию искусственного пневмогидравлическогонасоса, поддерживающего функцию кровообращения поражённого сердца. Уже в70-х гг. принята первая совместная программа по созданию искусственногосердца между СССР и США. Первые законченные рабочие прототипы созданы в80-х годах: модель «Герц» (1985 г., СССР), модель «Jarvik» (1982 г., США).Государственная программа по разработке полностью имплантируемых насосоввспомогательного кровообращения роторного типа есть в ряде государств: США,Китай, Япония, Евросоюз.

Одну из наиболее активных программ по имплантациисистем долгосрочной искусственной поддержки кровообращения осуществляетНемецкий кардиологический центр в Берлине (DHZB) [52].15В зависимости от типа насоса различают мембранные (Рис. 1.2, а),центробежные (Рис. 1.2, б), и аксиальные (осевые) (Рис. 1.2, в) устройства НВК[115, 176]. Отдельно можно выделить диагональные насосы – гибридцентробежного и аксиального типа насосов (Рис. 1.2, г).

Центробежные иаксиальные насосы являются роторными устройствами.а)б)в)г)Рис. 1.2. Типы устройств НВК: а – мембранный (модель Novacor) [132]; б –центробежный (HeartWare) [132]; в – аксиальный (HeartAssist) [163]; г –диагональный (CircuLite) [108]Работа мембранных насосов основана на попеременном заполнении рабочейкамеры кровью и последующем ее вытеснении – это пульсирующий тип насосов.Недостаткамитакойконструкцииявляютсябольшиегабаритынасоса,16недолговечность самой мембраны, использование клапанов, которые призагрязнении могут выйти из строя [3, 4, 51].

К мембранному типу относятсямодели BCM, HeartSaver, Novacor, Excor (Рис. 1.3, а), Cora Pump, ALVAD (Model7) и др.Центробежные и аксиальные ИЖС являются насосами постоянного типа[120]. В центробежных насосах движение жидкости и необходимый напорсоздаются за счёт центробежной силы, возникающей при воздействии лопастейрабочего колеса на кровь. К центробежным относятся Biopump, Delphin, AB-180,HeartWare (Рис. 1.3, б), HeartMate III и др.а)б)Рис. 1.3. а – Excor [52]; б – HeartWare [133]Осевые насосы состоят из корпуса и свободно вращающегося в немлопастного колеса. Работа основана на силовом взаимодействии лопасти наобтекающий ее поток.

В отличие от центробежных насосов аксиальныеобеспечивают более естественные условия течению потока крови, посколькуимеют вытянутую трубчатую форму (Рис. 1.4).17а)б)Рис. 1.4. Поток крови: а – в центробежном насосе [133]; б – в осевом насосе [172]К аксиальным относятся модели HeartMate II (Рис. 1.5, а), Valvo Pump,Streamliner, Jarvik 2000, HeartAssist 5 (DeBackey) (Рис. 1.5, б), Incor (Рис. 1.5, в),Impella (Рис. 1.5, г) и др.18а)б)в)г)Рис. 1.5. Осевые насосы: а – HeartMate II [172]; б – HeartAssist 5 (DeBackey) [172];в – Incor [172]; г – Impella [104]Примерами насоса диагонального типа являются модели DeltaStream,HeartQuest, CircuLite, VentrAssist и др.

Наиболее полный систематический обзорсуществующих систем НВК с описанием технических характеристик приведен вработе [175], а также [143, 176, 181, 193].Тенденции последних разработок в этой области связаны с развитиемисключительно роторных моделей насосов [81, 89, 105, 106, 111, 115, 136, 144,169].Особенноперспективнымнаправлениемсталаразработканасосоввспомогательного кровообращения аксиального типа [84, 85, 112, 119, 120, 122,123, 129, 143, 160, 176].191.2.ОсобенностипроектированиянасосоввспомогательногокровообращенияИзвестные конструкции НВК имеют следующие существенные недостатки:− высокий гемолиз, т. е. процесс выделения гемоглобина в кровь сверхфизиологической нормы вследствие воздействия высоких сдвиговых напряженийна мембраны эритроцитов, приводящий к фатальному исходу [86, 90, 94, 123, 128,131, 203, 206];− тромбообразование с последующим риском закупорки сосудов [82, 90,93, 97, 120, 130, 204];− недолговечностьиненадежностьустройств,приводящиекнеобходимости повторного хирургического вмешательства с целью ремонта илизамены имплантируемого насоса [80, 120, 136, 168];− проводные системы питания и управления режимами работы насосов,предназначенных для долгосрочного применения, требующие принципиальнонового перехода на беспроводные чрескожные способы передачи энергии иуправления [102, 120, 146, 147, 187, 200];− отсутствие пульсаций, ведущее к деградации периферических сосудов[110, 142, 152, 162, 182, 184, 191, 195].1.2.1.

Проблема высокого показателя гемолиза и тромбообразованияУболеераннихгидродинамические,моделейрубиновые,НВКвкачествеопорысамоустанавливающиесявыступаютподшипники,погруженные в кровь [143, 176], что существенно сказывалось на поврежденииклеток крови, а в ряде случае приводило к интенсивному тромбообразованию вобласти контакта[120]. Кроме того, опыт применения гидродинамическихподшипников насчитывает большое количество выходов из строя [81].Установлено, что обычныеопоры скольженияили качения становятся20концентраторамиосажденияформенныхэлементов крови,чтоведет квозникновению тромбоза.Магнитный подвес помимо прочих преимуществ [24] позволяет обеспечитьбольший, по сравнению с другими видами подшипников, зазор, что допускаетвращение ротора на больших скоростях с возникновением невысоких сдвиговыхнапряжений.

Использование магнитных подшипников в НВК позволяет снизитьпоказатели гемолиза и тромбоза [81].1.2.2. Проблеманедолговечностииненадежностинасосоввспомогательного кровообращенияСтоит отметить, что при проектировании насосов длительного примененияважным фактором риска поломки становится механический износ. В этой связи вновых поколениях таких устройств из-за необходимости борьбы с износом (вслучае проектирования насосов для долгосрочного применения) стали активноприменять магнитные подшипники [81, 84, 106, 120, 136, 158, 165, 170, 176, 177].Магнитный подвес обладает преимуществами бесконтактной опоры: высокойизносостойкостью и эксплуатационной надежностью ввиду отсутствия трения.Отсутствие контактных пар снижает риск возникновения застойных зон впротоке.

Применение магнитных опор увеличивает срок службы НВК.ПерспективностьиспользованияАМПподтверждаетфактпоявлениязапоследний год патентов на конструкции НВК с магнитными подшипниками [170].1.2.3. Проблема питания и управления режимами работы насосоввспомогательного кровообращенияСтремление повысить качество жизни пациента с имплантируемымаппаратом вспомогательного кровообращения не позволяет обойти вниманиемсистемы питания и управления режимами работы подобных жизненно-важныхустройств.21Самый распространенный способ передачи энергии и управления работойНВК – по проводам, проходящим сквозь кожу пациента и соединяющимнасосную часть устройства с блоком управления и сетью или батареями питания,находящимися снаружи.Питание от сети не обеспечивает для пациента достаточного уровнямобильности для нормальной жизнедеятельности.

В этом смысле намногоудобнее применение переносных аккумуляторных батарей, которые размещаютсялибо в рюкзаке на спине пациента, либо на поясе. Но такой вариантэнергоснабжения достаточно опасен, так как место входа проводов являетсяисточником инфекций, которые, почти в 100 процентах случаев, при попадании ворганизм человека, приводят к летальному исходу.Существует второй вариант – беспроводная передача энергии. Помимомедицинскихособенностей,связанныхсисключениеминфицирования,бесконтактный способ передачи энергии обеспечивает бóльшую свободупередвижения. Причем допускает питание от имплантированной батареи или спомощью беспроводного канала передачи энергии на расстояние [101, 102, 120,145 – 147, 151, 178, 187, 200].Для передачи энергии на расстояние существуют две технологии: TETS (atranscutaneous energy transformer system) и FREE-D (free-range resonant electricalenergy delivery) [200].

В обоих случаях используются катушки, намотанныелитцендратом.Технологии питания НВК от имплантированной батареи в настоящее времяприменяются только совместно с питанием по беспроводному каналу передачиэнергии, как аккумуляторы, так как современные имплантируемые батареи неимеют достаточной емкости для долгосрочной работы без замены, а заменапроизводится инвазивным путём.

Характеристики

Список файлов диссертации

Разработка методов обеспечения требуемой динамики ротора аксиального насоса вспомогательного кровообращения на активных магнитных опорах
Свежие статьи
Популярно сейчас
А знаете ли Вы, что из года в год задания практически не меняются? Математика, преподаваемая в учебных заведениях, никак не менялась минимум 30 лет. Найдите нужный учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
6534
Авторов
на СтудИзбе
301
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее