Электромеханический блок систем вспомогательного кровообращения на базе высокоскоростного вентильно-индукторного двигателя на постоянных магнитах
Разработка нового типа упрощенного, компактного роликового насоса на основе вентильно-индукторного электропривода для жизнеобеспечения пациента. Технические характеристики электромеханического блока системы вспомогательного кровообращения на магнитах.
Рубрика | Производство и технологии |
Вид | статья |
Язык | русский |
Дата добавления | 19.12.2017 |
Размер файла | 380,5 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Электромеханический блок систем вспомогательного кровообращения на базе высокоскоростного вентильно-индукторного двигателя на постоянных магнитах
Трофимов Вадим Велерьевич магистрант, электромеханика, Уфимский государственный авиационный университет Уфа
Пашали Диана Юрьевна доцент, кандидат технических наук, г. Уфа, Россия
Аннотация
Объектом исследования является роликовый насос вспомогательного кровообращения на основе вентильно-индукторного двигателя на постоянных магнитах. Цель - разработка нового типа упрощенного, компактного роликового насоса на основе вентильно-индукторного электропривода для обеспечения жизнеобеспечения пациента, который находится в состоянии операции или процедуры.
Ключевые слова: насос, двигатель, сердце, операции
Сердечная недостаточность ухудшает течение сердечно-сосудистых заболеваний у 5 % населения развитых стран; при повышенной ее степени летальность в течение нескольких последних лет достигает 80 %. Расходы на лечение растут из-за дороговизны обследования и лечения, 1-2 % бюджета здравоохранения стран Европы. Проблема хирургического лечения сердечной недостаточности занимает одну из ведущих научных позиций в современной кардиологии [1]. Перспективным методом хирургического лечения, является использование механических систем вспомогательного кровообращения (СВК), полностью или частично замещающих функцию пораженного сердца. Под системой «вспомогательного кровообращения» следует понимать механические системы, производящие перемещение крови с целью снижения работы миокарда и/или увеличения его энергоснабжения [2]. Исходя из этого задачи СВК сводятся к следующему: снижение работы миокарда (за счет подключения СВК) и увеличение снабжения его и других органов кислородом (за счет улучшения коронарной и системной перфузии, т.е. системный кровоток складывается из суммы естественного выброса сердца и выброса насоса) [3].
Одним из перспективных современных подходов к построению СВК, является использование в них электромеханических приводов (ЭМП) и мембранных насосов крови - искусственного желудочка сердца.
Авторами разработана электромеханический блок СВК имплантируемого подключения, включающий: высокоскоростной вентильно-индукторный двигатель; роликовый насос показан на рисунке 2 для перекачки крови; систему управления, контроля и диагностики состояния пациента; резервный источник питания, на базе генератора возвратно-поступательного движения. Электрическая структурная такой СВК показана на рисунке 1, и в таблице приведены основные технические характеристики СВК.
Для регулирования режимов работы ЭМП, выполненного на базе высокоскоростного вентильного-индукторного двигателя (ВВИД) с возбуждением от постоянных магнитов, используется система управления, требуемое энергопотребление обеспечивают основной и резервный источники питания в случае аварии. Благодаря высокоскоростным характеристикам, позволяет аппарату быстрое включение в работу, легкость управления, надежность работы. В пазах статора ВВИД размещена диаметрально сосредоточенная трехфазная обмотка c целью преобразования вращательного движения ротора в возвратно-поступательное движение штока, вал ротора выполнен полым с таким расчетом, чтобы ротор составлял единую интегральную конструкцию с преобразователем вида движения.
Рис. 1. Роликовый двухтактный насос
роликовый насос электропривод кровообращение
Таблица. Технические характеристики электромеханического блока системы вспомогательного кровообращения
Техническая характеристика |
Насос крови |
|
Мощность, кВт |
7 |
|
Напряжение питания, В |
380 |
|
Номинальная частота вращения,об/мин |
4200 |
|
Номинальный КПД |
0,9 |
Рис. 2. Электрическая структурная схема СВК
В электромеханическом блоке СВК использован роликовый насос (РН). Его основное функциональное назначение в СВК: для создания потока крови в аорте пациента; для введения кардиоплегического раствора; для дренажа крови из операционной раны и полостей сердца. Если кровеносная магистраль будет пережата зажимом или перегнута РН создают высокие уровни положительного или отрицательного давления. Для предотвращения разрыва кровеносных магистралей и коннекторов следует проверить их на наличие перегибов (окклюзий) на всех участках, включая стерильные части на операционном столе, исправить найденные проблемы или снизить скорость работы РН.
РН имеет недостатки: из-за высокого давления, когда ролик прокатывается по заданному сегменту, то позади ролика создается низкое давление, а впереди высокое. Поэтому происходит некая «пульсация», которая может сказаться не только на работе самого аппарата, но и на самой процедуре. Авторами предложена оригинальная усовершенствованная конструкция четырехтактного РН, показанная на рисунке 3, имеющие следующие преимущества:
- повышенную надежность за счет возможности ручного управления насосом при аварийном отключении электроэнергии Ручное управление РН осуществляется с помощью антибактериальной алюминиевой ручки с пластиковой накладной. - в конструкции ручки управления и другие органы управления и конструктивные части, обладающей особой гладкостью поверхности, стойкости к химическому воздействию и возможности легко удалять загрязнения, что позволяет использовать их в помещениях, требующих стерильной чистоты. Основой технологии производства является система, в которой поверхность содержит фермент, безопасный в использовании, не ведущий к развитию резистентности, не вымывающийся в окружающую среду и не засоряющийся клеточным мусором. Контактирующие с такой поверхностью бактерии MRSA(метициллин-резистентный золотистый стафилококк) погибают. Покрытие сочетает в себе углеродные нанотрубки с лизостафином, существующим в природе ферментом, используемым непатогенными штаммами стафилококковых бактерий для защиты от золотистого стафилококка, включая MRSA.
- компактность, универсальное использование в области каридохирургии, процедурах связанные с деализом и других процедурах.
В составе электромеханического блока в качестве НК, для повышения надежности устройства, авторами предложена оригинальная конструкция роликового насоса для перекачки крови, которая содержит сферический разъемный герметичный корпус 1 с окнами и расположенный в нем ротор 4. Ротор 4 образован из диска и шарнирно соединенного с ним полудиска. Диск ротора делит корпус на две полусферы (на рисунке не показаны), из которых одна имеет упомянутые окна, а полудиск делит ее на рабочие камеры (на рисунке не показаны). Ведомый элемент представляет собой полудиск. Ведущий диск установлен в кольцевом пазу, выполненном по линии разъема полусфер, с возможностью вращения. Рабочие камеры заполнены рабочей жидкостью, окна герметично перекрыты упругими мембранами и расположены в плоскости, перпендикулярной плоскости диска, в другой полусфере расположено приводное устройство вращения ротора и изменения угла наклона полудиска к диску, соединенное с ротором при помощи шарнира, состоящего из водила и стержня и расположенного в углублении, находящемся в центре шарнирного соединения ротора. Насос 2, выполняющий функцию вращательного движения против часовой стрелки, с помощью вала 4 ВВИД. Удерживающие щупы 3 для крепления, медицинского комплекта силиконовых трубок. Датчик 5,7 для подтверждения закрывания крышки насоса, и щупов крепления трубок. Механизм 6, служит для работы системы ручном режиме. Насос включает систему управления (на рисунке не показана). При отключении электроэнергии конструкция позволяет использовать ручной режим управления насосом.
Рис. 3. Оригинальная усовершенствованная конструкция четырехтактного РН
Особенностью разработанного ВВИД является оперативное включение в работу, что обеспечивает выполнение моментальных работ по спасению человека, в том числе пациентов в состоянии кардиогенного шока.
Оригинальная конструкция управляемого роликового насоса для перекачки крови позволяет повысить надежность системы за счет возможности ручного управления насосом при аварийном отключении электроэнергии, установки для мобильности в отдаленных округах, в транспортных средствах (скорая помощь).
Список литературы
1. Бокерия Л.А., Шаталов К.В., Свободов А.А. Системы вспомогательного и заместительного кровообращения. - М.: НЦССХ им. А.Н. Бакулева РАМН, 2000. - 196 с
2. Мороз, В. В. Имплантируемая система вспомогательного кровообращения на базе мехатронных модулей: монография / В.В. Мороз [и др.]. Владим. гос. ун-т - Владимир. Изд-во Владимир. гос. ун-та. 2006. 134 с.
3. Шумаков, В. И. Искусственное сердце и вспомогательное кровообращение / В. И. Шумаков, В. Е. Толпекин, Д. В. Шумаков. - М.: Янус-К, 2003. - 376 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Описание технологического процесса станка гексапод, его назначение. Расчет, анализ и построение его характеристик вентильно-индукторного двигателя, оценка повышения энергоэффективности при его использовании. Анализ систем электропривода станка гексапод.
дипломная работа [2,3 M], добавлен 17.05.2014- Совершенствование электропривода бетоносмесителя СБ-138 А на основе вентильно-индукторных двигателей
Требования к приготовлению бетонной смеси. Совершенствование привода бетоносмесителя СБ-138 А. Устройство управления вентильно-индукторным двигателем. Меры по повышению производительности двигателей на бетоносмесителях и уменьшению затрат энергии.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 22.02.2014 Анализ система электропривода и выбор рациональной системы для типа ТПМ. Расчет основных параметров насоса и двигателя. Построение технологических характеристик механизма. Проектирование типовой схемы силовых цепей управления системы электропривода.
курсовая работа [2,1 M], добавлен 18.05.2012- Разработка технологического процесса механической обработки детали "Корпус вспомогательного тормоза"
Описание и технологический анализ детали "Корпус вспомогательного тормоза". Характеристика заданного типа производства. Выбор заготовки, ее конструирование. Разработка и обоснование технологического процесса механической обработки. Расчет режимов резания.
курсовая работа [50,2 K], добавлен 10.02.2016 Cведения о процессе гомогенизации и способах осуществления. Конструкция и работа гомогенизатора, расчет основных параметров. Определения конструктивных параметров насосного блока и расчет мощности на привод. Выбор и расчеты вспомогательного оборудования.
курсовая работа [2,8 M], добавлен 07.01.2010Разработка проекта привода электромеханического модуля выдвижения "С" исполнительного механизма манипулятора с горизонтальным перемещением. Расчёт естественных электромеханических и механических характеристик устройства, составление функциональной схемы.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 16.10.2011Разработка схемы управления на магнитном пускателе с кнопочной станцией для трехфазного асинхронного двигателя. Технические характеристики магнитного пускателя. Принципиальная схема пуска двигателя постоянного тока параллельного возбуждения по времени.
контрольная работа [301,4 K], добавлен 05.12.2013Назначение и основные технические характеристики блока дифференциальных реле, сферы и методы его употребления. Устройство и элементы блока, порядок и принцип его действия. Правила проведения текущего ремонта БРД-356, неисправности и их устранение.
контрольная работа [1,2 M], добавлен 04.11.2009Описание круглошлифовального полуавтомата с ЧПУ, его предназначение для наружного и внутреннего шлифования поверхностей изделий. Структура, назначение и принцип действия электропривода. Анализ элементной базы блока. Система импульсно-фазового управления.
реферат [503,1 K], добавлен 07.12.2011Разработка сквозной технологии производства блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания: описание строения и условий работы. Выбор способа приготовления отливок блока путем литья в песчаные формы. Термическая и механическая доводка до готовой детали.
курсовая работа [536,4 K], добавлен 14.11.2010Описание конструкции пассажирского лифта и технологического процесса его работы. Проектирование электропривода: выбор рода тока и типа электропривода; расчет мощности двигателя; определение момента к валу двигателя; проверка по нагреву и перегрузке.
курсовая работа [2,4 M], добавлен 16.11.2010Сущность котельного агрегата и его вспомогательного оборудования. Технические характеристики котла. Анализ коэффициентов избытка воздуха. Объемы и энтальпии продуктов сгорания. Принцип работы экранной системы. Трубчатый воздухоподогреватель 1 ступени.
контрольная работа [433,5 K], добавлен 30.03.2015Частотное регулирование асинхронного двигателя. Механические характеристики двигателя. Простейший анализ рабочих режимов. Схема замещения асинхронного двигателя. Законы управления. Выбор рационального закона управления для конкретного типа электропривода.
контрольная работа [556,9 K], добавлен 28.01.2009Применение редукторов в приводах. Выбор типа конструкции редуктора. Проектирование редуктора с цилиндрическими прямозубыми колесами эвольвентного зацепления для следящего электромеханического привода. Цилиндрические опоры, валы и зубчатые передачи.
контрольная работа [35,8 K], добавлен 27.08.2012Основные вопросы проектирования системы электропривода производственного механизма грузовых лебедок. Выбор типа электропривода, рода тока и типа электродвигателя, напряжения и частоты питающей сети или преобразователя. Расчёт мощности и подбор двигателя.
контрольная работа [251,7 K], добавлен 14.01.2015Проектирование силовой и расчетной схемы и разработка математической и иммитационной моделей автоматизированного электропривода, выбор комплектного преобразователя электрической энергии. Анализ кинематических и динамических характеристик электропривода.
дипломная работа [804,0 K], добавлен 09.04.2012Тщательный подбор конструкционных материалов, скорости насоса, рабочей точки и уплотнения сальника при выборе шламового насоса. Основные технические характеристики шламовых насосов типа 6Ш8. Рабочие характеристики агрегатов при работе на чистой воде.
отчет по практике [677,2 K], добавлен 31.01.2014Анализ параметров электромеханического привода. Разработка эскизного проекта оптимизации конструкции привода путем минимизации габаритов редуктора. Рациональный выбор материалов зубчатых колёс и других деталей, обоснование механической обработки.
курсовая работа [755,9 K], добавлен 24.01.2016Технические характеристики манипулятора. Структура технического оборудования. Функциональная и электрическая схемы. Характеристика применяемых датчиков. Словесный алгоритм технологического цикла. Блок-схема алгоритма программы управления манипулятором.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 20.12.2012Разработка разомкнутой системы электропривода рабочего механизма (подъем стрелы карьерного гусеничного экскаватора). Выбор двигателя и определение каталожных данных. Расчет сопротивлений реостатов и режимов торможения. Проверка двигателя по нагреву.
курсовая работа [2,2 M], добавлен 13.08.2014