近生理脈動流實驗仿真與測控系統(tǒng)的設(shè)計.pdf

1、尋求合適的方法構(gòu)建組織工程化血管一直是血管組織工程領(lǐng)域各國學(xué)者研究報道的重點，作為理想的血管替代物，它應(yīng)有良好的機械張力，足以承受動脈強大的血流沖擊而不破裂；具有血管生物活性，對溫度、血流變化有相應(yīng)舒縮反應(yīng)，并能分泌相應(yīng)的生物活性物質(zhì)。其中最重要的是血管替代物的力學(xué)性質(zhì)，要經(jīng)得起長時間的血流考驗，這是修復(fù)血管缺損成敗的關(guān)鍵。在血液流體力學(xué)對血管壁作用的長期研究中，學(xué)者們設(shè)計出能模擬體內(nèi)血液循環(huán)、血管搏動的裝置——血管生物反應(yīng)器，并將其成

2、功應(yīng)用于構(gòu)建組織工程化血管。相關(guān)研究中介紹的反應(yīng)器雖各有特點，但其共同的特點就是模擬人體血管搏動及血流沖刷作用，在血管重建力學(xué)因素中主要研究血流動力學(xué)的影響，尤其是脈動流的影響。而在關(guān)于近生理狀態(tài)下的脈動流研究相對較少。 本論文在血液流體力學(xué)的研究基礎(chǔ)上，構(gòu)建近生理動脈脈動流混合參數(shù)模型及其模擬電路網(wǎng)絡(luò)，運用MATLAB軟件計算仿真電路模型，通過仿真出來的數(shù)據(jù)對近生理動脈脈動流裝置進行理論指導(dǎo)。論文研究的主要內(nèi)容如下：

3、(1)對國內(nèi)外在血管組織工程方面的研究、文獻資料進行了分析總結(jié)。對血管重建過程中的血流動力學(xué)原理進行了概述，特別是近生理脈動流在血管重建中的作用給于了詳細的論述。 (2)根據(jù)心血管血流動力學(xué)原理，在動脈血管段的分布參數(shù)和集中參數(shù)模型的基礎(chǔ)上提出了6種模擬電路網(wǎng)絡(luò)來模擬近生理狀態(tài)的動脈脈動流裝置。這6種模擬電路的獨特點在于系統(tǒng)參數(shù)是變化的而輸入是不變的恒流。并運用MATLAB軟件對6種電路網(wǎng)絡(luò)模型進行了計算和仿真，并對仿真結(jié)果和數(shù)

4、據(jù)進行了詳細的分析。 (3)．在分析近生理動脈脈動流裝置研制原理與特點的基礎(chǔ)上，提出系統(tǒng)裝置的制作要求，并設(shè)計和構(gòu)建近生理動脈脈動流實驗裝置。對實驗裝置的各個組成部分進行了詳細介紹，特別是裝置中的控制設(shè)備一液容器和液阻器，它們是裝置中的關(guān)鍵控制元件，實時要求高、制作較復(fù)雜。近生理動脈脈動流的測控系統(tǒng)是一個典型的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，由傳感器、小信號放大器、數(shù)據(jù)采集卡、多串口擴展卡、蠕動泵、直線電機、計算機等部分組成。通過多功能數(shù)據(jù)采集卡實現(xiàn)近生

5、理脈動流裝置的壓力、流量的信息檢測。并運用小信號放大器將傳感器輸出的小信號進行調(diào)理，以便于數(shù)據(jù)采集和微機控制。 (4)．運用C++Builder 5.0開發(fā)工具完成近生理動脈脈動流實驗裝置的測控軟件開發(fā)，數(shù)據(jù)的實時采集與處理采用多線程技術(shù)實現(xiàn)，串口程序?qū)崿F(xiàn)蠕動泵控制和直線步進電機控制，設(shè)計并構(gòu)建了分布式直線步進電機控制系統(tǒng)和控制協(xié)議。根據(jù)壓力傳感器和流量傳感器的特點，開發(fā)了傳感器標(biāo)定程序，對實驗中所要采集的壓力和流量信號的標(biāo)定提