人造血管体外顺应性仿真测试仪器的设计及其过程顺应性的实验研究

摘要

当人体内血管由于动脉硬化、血管瘤、血栓、血管老化或破损等原因而不能正常工作时，需要进行血管移植。我国研究的各种产品尚不能达到满意的临床效果，限制我国人造血管开发的因素是多方面的，其中严重缺乏对人造血管的生物力学基本性能的研究可能是主要原因之一，因为关于纺织基人造血管性能表征的深入研究，以及关于各表征指标的测试方法和测试手段的研究，特别是体外仿真测试研究在我国几乎是空白的。
　　 本论文的研究内容是“人造血管生物力学性能表征”中的一个子项目，研究人造血管顺应性的仿真测试装置与方法。人造血管顺应性是人造血管的一项重要表征指标。在参考国际标准ISO7198的基础上，以及在本课题组原先设计的人造血管体外顺应性测试仪器为前提，结合有关通用仿真仪器设计经验，设计并加工了人造血管顺应性仿真测试仪器。此测试仪包括三个部分：第一，脉冲压力模拟部分；第二，人体内部环境温度及人造血液模拟部分；第三，数据的测量与计算处理部分。本论文并对仪器的测试性能和测试方法进行了实验探讨和综合分析，通过大量的重复实验和统计分析可知，仪器具有良好的重现性,同时在ISO建议的顺应性的表征上，利用了在循环系统下测量的人造血管的顺应性，引进了过程顺应性的表征方法，并就仿真测试仪器与ISO测试结果进行比较分析。
　　 总之，本文建立了反映人造血管的径向顺应性和过程顺应性的相关表征指标，初步完成了测试仪器的搭建，通过实验研究获得了最佳的测试方法和测试步骤。并采用自行设计的人造血管仿真测试仪器对置换型人造血管在体外部分模拟人体内部环境下进行过程顺应性的测试。

目录

文摘

英文文摘

前言

第1章 绪论

1.1 人造血管径向顺应性

1.2 人造血管纵向顺应性

1.3 人造血管顺应性测试的国内外研究现状

1.3.1 东华大学静态人造血管顺应性测试仪

1.3.2 美国DCT人造血管顺应性测试仪器

1.3.3 广州中山大学的人造血管顺应性测试仪

1.3.4 加拿大学者研制的人造血管顺应性测试仪器

1.4 研究内容及方法

1.4.1 研究内容

1.4.2 研究方法

本章小结

第2章 人造血管顺应性仿真测试仪的设计

2.1 人造血管体外仿真测试要求

2.1.1 脉冲压力波形的要求

2.1.2 人造血管试样周边环境与夹持装置的要求

2.1.3 人造血管试样直径变化测量的要求

2.1.4 人造血管内部“气囊”的要求

2.1.5 人造血管顺应性计算的要求

2.2 人造血管顺应性仿真测试仪脉冲压力产生装置的设计

2.2.1 几种常用脉冲压力产生装置

2.2.2 本仪器脉冲压力产生装置的构思与选择

2.3 人造血管顺应性仿真测试仪最低脉冲压力调节装置设计

2.3.1 单向止回阀结构

2.3.2 单向止回阀结构的选择

2.4 人造血管顺应性仿真测试仪压力波形调节装置设计

2.4.1 压力波形调节的高频阀及分类

2.4.2 高频阀线圈的简略结构及其工作原理

2.4.3 精密减压阀

2.5 人造血管顺应性仿真测试仪压力采集部件的设计与选择

2.5.1 压力传感器原理与应用

2.5.2 压力传感器的选择

2.6 人造血管顺应性仿真测试仪管道流体动力源部件的设计

2.6.1 微型水泵原理与分类

2.6.2 微型水泵的选择

2.6.3 流体动力源部件设计与加工

2.7 人造血管顺应性仿真测试仪数据采集与运动控制的选择

2.7.1 数据采集卡原理及工作过程

2.7.2 对于采集卡具体型号的选择

2.7.3 运动控制原理及选择

2.8 人造血管顺应性仿真测试仪恒温加热装置以及其它部件的设计

2.8.1 温控加热装置设计

2.8.2 仪器管路的选择以及管接头的设计

2.9 人造血管顺应性仿真测试仪人造血管外径的测量部件的设计

2.9.1 激光测径仪测量原理

2.9.2 激光测径仪的选择

2.10 人造血管顺应性仿真测试仪试样央持装置的设计

2.10.1 人造血管试样央持装置的设计

2.10.2 压力装置接头部件的设计

本章小结

第3章 脉冲压力产生装置的调试与优化

3.1 人造血管顺应性仿真测试仪电气部件的控制

3.1.1 脉冲压力产生装置两位三通电磁阀的控制思路

3.1.2 脉冲压力波形调节装置部分高频阀的控制

3.1.3 脉冲压力产生装置调试过程

3.2 人造血管顺应性仿真测试仪脉冲压力产尘装置调试过程

3.2.1 标准对称压力波形的产生

3.2.2 压力最小值的调节

3.2.3 脉冲幅度的调节

3.2.4 简单偏波的调节

3.2.5 任意压力波形的调节

3.3 人造血管顺应性仿真测试仪脉冲压力产生装置调试结果分析

3.3.1 外界力场的作用点分析

3.3.2 PLC控制与多功能数据采集卡控制的分析

本章小结

第4章 试样测试环境和数据采集部分的调试与分析

4.1 人造血管顺应性仿真测试仪恒温加热装置的调节

4.2 人造血管顺应性仿真测试仪激光测径仪部分的调节

4.3 人造血管顺应性仿真测试仪管路连接部分的调节

4.4 人造血管顺应性仿真测试仪数据采集测试软件的设计

4.4.1 测试软件的要求

4.4.2 测试软件界面的设计

本章小结

第5章 试样顺应性测试以及相关影响因素的分析

5.1 人造血管顺应性测试过程

5.2 人造血管顺应性仿真测试仪的误差分析与测试方法的探讨

5.2.1 仪器测试误差的分析及实验方法的优化

5.2.2 测试数据的离散性检验和试验次数的确定

5.3 人造血管顺应性的测量

5.3.1 硅胶管的顺应性

5.3.2 人造血管试样的测量

本章小结

第6章 结论与展望

附录一，多功能数据采集卡压力调节程序

附录二，外界力场对波形的影响理论推导过程

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

攻读学位期间申请的发明专利

致谢