连续无创血压监测压电阀系统的优化设计

摘要

血压是监测生命体征的重要参数之一，它是反映心脑血管功能的重要参数，也是反映人体循环系统的重要生理指标。血压为医疗中很多重要决策提供了依据，包括诊断各种疾病、监控康复过程、观察治疗效果和手术预后判断等。连续无创血压监测能够监测每搏脉搏产生的血压值和产生的血压波形，在手术过程、监护病房和其他特殊的环境下优势非常明显。连续无创血压监测系统能准确提供血压的绝对值和趋势变化，在临床上有很高的使用价值。
　　连续无创血压监测系统中压力控制模块需要随着脉搏波快速调节指套内气体压力，而压电阀作为压力控制模块中主动控制气体压力的核心元件，压电阀性能直接影响血压监测系统测量的准确性。压电阀具有精度高、响应速度快、基本没有功耗、结构体积小、不易损坏、节能环保等优点，完全满足压力控制模块的使用要求。
　　本论文完成的主要工作：
　　1）对比了各种压电阀的性能，最终选择了和原结构类似的微型直动型压电阀进行设计。对压电双晶片的工作原理和特性进行了研究，选择了并联式的压电双晶片构造压电阀。
　　2）选择了一个性能合适的压电双晶片构造压电阀。对压电双晶片在压电阀中的受力进行了分析，通过计算建立了气体流量与通气孔径的关系。
　　3）对压电阀整体结构进行了设计，采用两个压电双晶片构造一个压电阀，实现了原有两个压电阀的功能，有效的减小了整体气路结构。优化了通气孔径尺寸大小。使用ansys进行了流体分析，得到进气和排气两种状态下阀体内气体流速和气体压力的变化。
　　4）对影响压电阀通气流量的各项条件进行了试验，得出压电双晶片自由端长度，垫片厚度，通气孔大小对流量的影响，得出最优条件，在压电阀性能与原有压电阀性能相当的情况下，有效的减小了压电阀的尺寸。按照设计自制了一个压电阀，完全满足使用要求。
　　论文对压电阀结构进行了优化设计，提供了一种新的压电阀结构，且对压电阀的密封构造了更好的方法。新设计的压电阀与原有压电阀比较，流量等关键性能更高，尺寸大小基本保持不变，但新设计的压电阀一个能够代替原有两个压电阀工作，有效的减小了压力控制模块的体积。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 连续无创血压监测系统研究背景和研究意义

1.2 连续无创血压监测系统研究现状及发展趋势

1.3 压电阀在连续无创血压监测系统中的重要作用

1.4 论文的主要工作

第2章 压电阀与压电双晶片的特性研究

2.1 压电效应

2.2 压电陶瓷的特性

2.3 压电阀的分类比较

2.4 压电双晶片的分类比较

2.5 本章小结

第3章 压电阀建模分析

3.1 压电双晶片型号的选择

3.2 压电双晶片的受力分析

3.3 压电阀流量估算

第4章 压电阀结构优化与仿真计算

4.1 压电阀结构设计

4.2 通气孔的优化设计

4.3 Ansys流体分析

4.4 本章小结

第5章 压电阀参数优化及性能测试

5.1 实验平台的建立

5.2 实验方法

5.3 不同厚度的垫片对压电阀通气量的影响

5.4 通气孔径的选择

5.5 压电双晶片自由端长度的选择

5.8 确定压电阀主体尺寸

5.9 自制压电阀测试

5.10 实验结果分析

第6章 总结与展望

6.1 全文工作总结

6.2 研究展望

参考文献

附录一

附录二

附录三

致谢

攻读学位期间取得的科研成果