近生理脈動流實驗仿真與測控系統(tǒng)的設計.pdf

1、尋求合適的方法構建組織工程化血管一直是血管組織工程領域各國學者研究報道的重點，作為理想的血管替代物，它應有良好的機械張力，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、血流變化有相應舒縮反應，并能分泌相應的生物活性物質。其中最重要的是血管替代物的力學性質，要經得起長時間的血流考驗，這是修復血管缺損成敗的關鍵。在血液流體力學對血管壁作用的長期研究中，學者們設計出能模擬體內血液循環(huán)、血管搏動的裝置——血管生物反應器，并將其成

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

3、(1)對國內外在血管組織工程方面的研究、文獻資料進行了分析總結。對血管重建過程中的血流動力學原理進行了概述，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)根據心血管血流動力學原理，在動脈血管段的分布參數和集中參數模型的基礎上提出了6種模擬電路網絡來模擬近生理狀態(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種電路網絡模型進行了計算和仿真，并對仿真結果和數

4、據進行了詳細的分析。 (3)．在分析近生理動脈脈動流裝置研制原理與特點的基礎上，提出系統(tǒng)裝置的制作要求，并設計和構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備一液容器和液阻器，它們是裝置中的關鍵控制元件，實時要求高、制作較復雜。近生理動脈脈動流的測控系統(tǒng)是一個典型的數據采集系統(tǒng)，由傳感器、小信號放大器、數據采集卡、多串口擴展卡、蠕動泵、直線電機、計算機等部分組成。通過多功能數據采集卡實現近生

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理，以便于數據采集和微機控制。 (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)，數據的實時采集與處理采用多線程技術實現，串口程序實現蠕動泵控制和直線步進電機控制，設計并構建了分布式直線步進電機控制系統(tǒng)和控制協(xié)議。根據壓力傳感器和流量傳感器的特點，開發(fā)了傳感器標定程序，對實驗中所要采集的壓力和流量信號的標定提