CN106823028A - 一种血泵悬浮叶轮轴向位移测量装置及其动态测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于人工心脏技术领域，具体地说是一种血泵悬浮叶轮轴向位移测量装置及其动态测试方法，该发明可测量因悬浮叶轮不稳定转动导致的轴向位移变化。血泵悬浮叶轮轴向位移测量装置主要包括血泵工况调控单元和位移测量单元。血泵工况调控单元根据实验参数将血泵调节到特定待测状态。位移测量单元可通过磁性表座调整位移传感器探头位置，通过血泵上泵壳的透明有机玻璃窗口和泵壳内的甘油水溶液测量特定工况下血泵叶轮轴向的位移变化，并在显示器上显示叶轮的位移变化曲线。本发明可实现血泵叶轮轴向跳动的高精度实时测量，具有操作简单、测量结果精度高且直观的特点。
Description
技术领域
本发明涉及人工心脏技术领域，具体地说是涉及一种用于血泵悬浮叶轮轴向位移测量装置及其动态测量方法。
背景技术
血泵中的悬浮叶轮会在旋转时产生轴向跳动，叶轮这一不稳定旋转状态会引起血泵流场发生紊乱，血泵内的压力和流量会产生波动，更严重的是造成血液破坏，引起溶血和血栓，溶血和血栓会严重危及到心力衰竭患者的生命安全。因此，在血泵临床应用前研究悬浮叶轮的不稳定运转导致的轴向位移变化具有重要的意义。在这一背景下提出的此发明血泵悬浮叶轮轴向位移动态测量装置可以准确地测出叶轮轴向位移变化，通过分析血泵流量、压力以及转速和叶轮位移变化之间的关系，为血泵控制优化提供理论依据。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于血泵悬浮叶轮轴向位移测量装置及其动态测量方法，能有效解决测量过程中位移量小、探头位置不易调节以及泵壳和血液阻碍测量等问题。
本发明为解决上述问题所采用的技术方案为：
1.一种血泵悬浮叶轮轴向位移测量装置主要包括血泵工况调控单元和位移测量单元；所述血泵工况调控单元包括恒温水浴箱、排气阀、入口橡胶管道、超声波流量计、第一压力传感器、阻尼阀、血泵、第二压力传感器、出口橡胶管道和贮血器。
所述血泵进出口分别连接着入口橡胶管道和出口橡胶管道，入口橡胶管道另一端连在所述贮血器的出口，入口橡胶管道另一端连在所述贮血器的出口，所述贮血器放置在恒温水浴箱中，用于保证血泵工作介质为实验所需温度；所述第一压力传感器连接在血泵的进口处，对血泵入口橡胶管道的压力进行监测；所述第二压力传感器连接在血泵的出口处，对出口橡胶管道内的压力进行监测；所述的超声波流量计夹持在第一压力传感器之前，用于测量入口橡胶管道内的流量；所述阻尼阀连接在超声波流量计和第一压力传感器之间的入口橡胶管道上，配合超声波流量计调整血泵的入口流量。
所述位移测量单元包括磁性表座、数据采集处理模块、直流稳压电源、显示器和位移传感器探头；所述的磁性表座夹持着位移传感器探头，位移传感器探头连接着数据采集处理模块，数据采集处理模块输出端连接着显示器；所述的直流稳压电源和数据采集处理模块（8）相连，并为其提供测量时所需的稳定电压。
2.所述的血泵悬浮叶轮轴向位移测量仪器均放在减振平台上，用于消除外界振动对测量结果的影响。
3.血泵上泵壳加工出3个均匀分布的阶梯孔，通过胶水将透明有机玻璃粘在阶梯孔内。
4.血泵内的液体采用与血液同等粘度的甘油水溶液。
5.一种血泵悬浮叶轮轴向位移动态测试方法，该测试方法建立在血泵悬浮叶轮轴向位移测量装置的基础上，具体实现过程为:步骤一、实验准备：测量之前，先将入口橡胶管道、出口橡胶管道和血泵内充满与血液同等粘度的甘油水溶液，然后打开贮血器上的排气阀，排除循环回路里的气体。步骤二、调节实验装置：启动血泵，设置恒温水浴箱的实验温度，在恒温水浴箱工作一段时间达到设定温度后，根据第一压力传感器、第二压力传感器和超声波流量计的监测结果，调节阻尼阀以及血泵转速使血泵的进出口压力、流量等参数满足实验要求。打开显示器上的位移数据采集软件并进行数据采集方面的相关设置。通过磁性表座粗调加微调的方式不断调节位移传感器探头的位置，使位移传感器探头发射出的检测光束能透过有机透明玻璃和甘油水溶液照射到叶轮上表面，直到数据采集处理模块上的指示灯亮起时，表明探头已经调节到测量范围内。步骤三、测量并保存数据：在位移传感器探头调节到测量范围内时，显示器上就能实时显示叶轮轴向位移变化曲线，并将采集到的叶轮位移信息保存到计算机以备处理与分析。
附图说明
图1 是本发明专利的测量装置结构示意图。
图2是血泵上泵壳俯视图。
图3是血泵内部及阶梯孔示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：
结合图1说明本实施方式，本实施方式所述的血泵悬浮叶轮轴向位移动态测量装置包括血泵工况调控单元和位移测量单元。所述血泵工况调控单元包括恒温水浴箱（1）、排气阀（2）、入口橡胶管道（3）、出口橡胶管道（14）、超声波流量计（4）、第一压力传感器（5）、阻尼阀（6）、血泵（12）、第二压力传感器（13）和贮血器（16）。
所述血泵（12）进出口分别连接着入口橡胶管道（3）和出口橡胶管道（14），入口橡胶管道（3）连在所述贮血器（16）的出口，出口橡胶管道（14）连在所述贮血器（16）的入口，所述贮血器（16）放置在恒温水浴箱（1）中，用于保证甘油水溶液（22）为实验温度。所述第一压力传感器（5）置于血泵（12）的进口处，对血泵（12）入口橡胶管道（3）的压力进行监测。所述第二压力传感器（13）置于血泵（12）的出口处，对出口橡胶管道（14）内的压力进行监测。所述的超声波流量计（4）夹持在第一压力传感器（5）之前，用于测量入口橡胶管道（3）内的流量。所述阻尼阀（6）连接在超声波流量计（4）和第一压力传感器（5）之间的入口橡胶管道（3）上，配合超声波流量计（4）调整血泵的入口流量。
所述位移测量单元包括磁性表座（7）、数据采集处理模块（8）、直流稳压电源（9）、显示器（10）和位移传感器探头（11）。所述的磁性表座（7）夹持着位移传感器探头（11），位移传感器探头（11）连接着数据采集处理模块（8），将采集到的叶轮位移信号传递给数据采集处理模块（8）输入端，数据采集处理模块（8）输出端连接着显示器（10），叶轮位移信号经过数据采集处理模块（8）处理后传递到显示器（10）上显示。所述的直流稳压电源（9）和数据采集处理模块（8）相连，并为其提供测量时所需的稳定电压。
具体实施方式二：
结合图1说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的血泵悬浮叶轮轴向位移动态测量装置的进一步说明，所有测量仪器均放在减振平台（15）上，用于消除外界振动对测量结果的影响。
具体实施方式三：
结合图2以及图3说明本实施方式，本实施方式的血泵上泵壳（18）加工出3个均匀分布的阶梯孔（17），通过胶水（19）将透明有机玻璃（20）粘在阶梯孔（17）内，可在不同位置的阶梯孔（17）处测量悬浮叶轮（21）的轴向位移值，分析并比较叶轮（21）实际偏摆情况。
具体实施方式四：
结合图3说明本实施方式，本实施方式的血泵（12）内的液体为与血液同等粘度的甘油水溶液（22）。
具体实施方式五：
结合图1说明本实施方式，本实施方式的血泵悬浮叶轮轴向位移动态测试方法具体实现过程为：步骤一、实验准备：测量之前，先将入口橡胶管道（3）、出口橡胶管道（14）以及血泵（12）内充满与血液同等粘度的甘油水溶液，然后打开贮血器（16）上的排气阀（2），排除循环回路里的气体。步骤二、调节实验装置：启动血泵（12），设置恒温水浴箱（1）的实验温度，在恒温水浴箱（1）工作一段时间达到设定温度后，根据第一压力传感器（5）、第二压力传感器（13）以及超声波流量计（4）的监测结果，调节阻尼阀（6）以及血泵转速使血泵（12）的进出口压力、流量等参数满足实验要求。打开显示器（10）上的位移数据采集软件并进行数据采集方面的相关设置。通过磁性表座（7）粗调加微调的方式不断调节位移传感器探头（11）的位置，使位移传感器探头（11）发射出的检测光束能透过有机透明玻璃（20）和甘油水溶液（22）照射到叶轮上表面，直到数据采集处理模块（8）上的指示灯亮起时，表明探头已经调节到测量范围内。步骤三、测量并保存数据：在位移传感器探头（11）调节到测量范围内时，显示器（10）上就能实时显示叶轮轴向位移变化曲线，并将采集到的叶轮位移信息保存到计算机以备处理与分析。
Claims (5)
1.一种血泵悬浮叶轮轴向位移测量装置，其特征在于：该装置主要包括血泵工况调控单元和位移测量单元；所述血泵工况调控单元包括恒温水浴箱（1）、排气阀（2）、入口橡胶管道（3）、超声波流量计（4）、第一压力传感器（5）、阻尼阀（6）、血泵（12）、第二压力传感器（13）、出口橡胶管道（14）和贮血器（16）。
2.所述血泵（12）进出口分别连接着入口橡胶管道（3）和出口橡胶管道（14），入口橡胶管道（3）连在所述贮血器（16）的出口，出口橡胶管道（14）连在所述贮血器（16）的入口，所述贮血器（16）放置在恒温水浴箱（1）中，用于保证血泵工作介质为实验所需温度；所述第一压力传感器（5）连接在血泵（12）的进口处，对血泵（12）入口橡胶管道（3）的压力进行监测；所述第二压力传感器（13）连接在血泵（12）的出口处，对出口橡胶管道（14）内的压力进行监测；所述的超声波流量计（4）夹持在第一压力传感器（5）之前，用于测量入口橡胶管道（3）内的流量；所述阻尼阀（4）连接在超声波流量计（4）和第一压力传感器（5）之间的入口橡胶管道（3）上，配合超声波流量计（4）调整血泵的入口流量；所述位移测量单元包括磁性表座（7）、数据采集处理模块（8）、直流稳压电源（9）、显示器（10）和位移传感器探头（11）；所述的磁性表座（7）夹持着位移传感器探头（11），位移传感器探头（11）连接着数据采集处理模块（8），数据采集处理模块（8）输出端连接着显示器（10）；所述的直流稳压电源（9）和数据采集处理模块（8）相连，并为其提供测量时所需的稳定电压。
3.根据权利要求1所述的血泵悬浮叶轮轴向位移动态测量装置，其特征在于：所有测量仪器均放在减振平台（15）上，用于消除外界振动对测量结果的影响。
4.根据权利要求1所述的血泵悬浮叶轮轴向位移动态测量装置，其特征在于：血泵上泵壳（18）加工出3个均匀分布的阶梯孔（17），通过胶水（19）将透明有机玻璃（20）粘在阶梯孔（17）内。
5.根据权利要求1所述的血泵悬浮叶轮轴向位移动态测量装置，其特征在于：血泵（12）内的液体采用与血液同等粘度的甘油水溶液（22），一种血泵悬浮叶轮轴向位移动态测试方法，其特征在于：所述测试方法建立在血泵悬浮叶轮轴向位移测量装置的基础上，具体实现过程为:步骤一、实验准备：测量之前，先将入口橡胶管道（3）、出口橡胶管道（14）和血泵（12）内充满与血液同等粘度的甘油水溶液（22），然后打开贮血器（16）上的排气阀（2），排出入口橡胶管道（3）和出口橡胶管道（14）里的气体；步骤二、调节实验装置：启动血泵（12），设置恒温水浴箱（1）的实验温度，在恒温水浴箱（1）工作一段时间达到设定温度后，根据第一压力传感器（3）、第二压力传感器（14）和超声波流量计（4）的监测结果，调节阻尼阀（4）以及血泵转速使血泵（12）的进出口压力、流量等参数满足实验要求；打开显示器（10）上的位移数据采集软件并进行数据采集方面的相关设置；通过磁性表座（7）粗调加微调的方式不断调节位移传感器探头（11）的位置，使位移传感器探头（11）发射出的检测光束能透过有机透明玻璃（19）和甘油水溶液（22）照射到叶轮（21）的上表面，直到数据采集处理模块（8）上的指示灯亮起时，表明位移传感器探头（11）已经调节到测量范围内；步骤三、测量并保存数据：在位移传感器探头（11）调节到测量范围内时，显示器（10）上就能实时显示叶轮轴向位移变化曲线，并将采集到的叶轮位移信息保存到计算机以备处理与分析。
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