滚压式血泵的结构设计与流场分析开题报告

 2020-02-10 10:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

1.1目的及意义

据2018中国国际心力衰竭大会暨中国医师协会心力衰竭专业委员会年会报道:目前我国有大量的高血压、冠心病、糖尿病患者群,且我国有日趋严重的社会老龄化问题,这使得我国具有庞大的心力衰竭危险人群。目前,我国心力衰竭患病率估计已达1.3%,至少有1000万心力衰竭患者,中国已经成为世界上拥有最大心衰患者群的国家之一。目前对心力衰竭的治疗方式主要有2种分别为:药物治疗和非药物治疗;药物治疗针对顽固性心脏病后期治疗的效果较差,只能起到拖延病症的效果;非药物治疗主要是指心脏移植,这也是目前最有效的治疗方式,但是由于心脏移植供体资源极度稀缺,我国每年心脏移植手术量仅300例左右,与1000万患者群相比,供体数量太少,因此目前极其需要一种新的医疗方式来拯救患者们。

目前为患者移植心室辅助装置成为了治疗心力衰竭的主要手段,也给了无数心力衰竭患者生的希望。心室辅助装置主要是指人工心脏泵(简称血泵),血泵是一种用来完全代替心脏工作的变速、变容量的小型泵。血泵从发明至今,已经发展到第三代,在临床医学上取得了一定的效果,甚至在部分医疗案例中已经取得巨大成功,实现取代心脏实现泵血的功能,满足了人体正常生理需求。但目前血泵依然存在一些问题,主要是血泵体积大、难植入、机械部分对血液的破坏造成血栓、寿命短三点,严重制约了血泵的发展。

目前国内使用最为广泛的人工心脏泵是滚压式血泵,其工作原理是:电机旋转运动通过转动装置传入泵中心轴,其带动与中心泵相连接的两个自行运转的滚轴,滚轴在半圆形的泵槽内旋转滚动,推动血液流动。

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2. 研究的基本内容与方案

2.1基本内容及要求

针对滚压式血泵目前存在的缺点,完成对滚压式血泵的结构优化和流体仿真。主要内容包括:基于人工心肺机的血泵主要作用是代替心室的搏出功能和术后失血的回收或用于心脏停搏液的灌注的要求,实现滚压式血泵的结构设计,并控制血泵使血液在循环系统中的稳定流动以及相应的动脉血压力,利用流体仿真实验。

2.2技术方案

2.2.1滚压式血泵的结构设计

为减少泵头对泵管的持续挤压力,对泵头重新设计计算,实现减少甚至避免长时间灌注对红细胞造成的破坏,抑制溶血和血栓形成;采用三圆弧法进行叶片的设计,对叶片数量、叶片出入口角度和高度、叶轮直径和叶片尖端间隙的距离进行选择,使其对剪切应力和溶血量的影响最小;对泵的整体形状以及各横截面的形状进行设计分析;利用solidworks对所有设计建立三维模型,并完成装配形成整体。

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3. 研究计划与安排

毕业设计进度安排见下表。

表1 毕业设计进度安排

时间

任务

2019.02.18—2019.03.12

查阅收集有关课题资料,完成开题报告

2019.03.13—2019.03.23

考虑总体方案,绘制方案草图

2019.03.24—2019.03.30

进行设计计算,尺寸校核

2019.03.31—2019.04.23

绘制总装配图,流体仿真

2019.04.24—2019.05.11

绘制零部件图

2019.05.12—2019.05.21

编写设计计算说明书

4. 参考文献(12篇以上)

[1] medsci.2018中国国际心力衰竭大会暨中国医师协会心力衰竭专业委员会年会,北京,2018[c]

[2]樊翔,万易易.gb 12260-2005《人工心肺机滚压式血泵》主要标准条款的解读及展望[j].医疗装备,2017,30(14):48-49.

[3]杨石平,任永武,余海涛。可植入血泵磁悬浮支承结构设计与研究[j].机床与液压,2018(01):87-90.

[4]王宇,陈奎生,湛从昌.对称离心式血泵结构优化与仿真分析[j]. 武汉科技大学学报,2018(6):459-464

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