Разработка методологии проектирования и создания осевого насоса имплантируемой системы вспомогательного кровообращения

• Автор: Вашуркин, Дмитрий Владимирович
• Шифр специальности: 05.11.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 198 с. : ил.

СПИСОК ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ

Глава 1. ПРЕДПОСЫЛКИ К РАЗРАБОТКЕ ИМПЛАНТИРУЕМОЙ

СИСТЕМЫ ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО КРОВООБРАЩЕНИЯ

1.1. Начало развития и применения систем

вспомогательного кровообращения и искусственного сердца

1.2. Классификация систем ВК и ИС по медицинским

показаниям

1.3. Насосы пульсирующего типа

1.4. Насосы непульсирующего типа

1.4.1. Экстракорпоральные центробежные насосы

1.4.2. Имплантируемые центробежные насосы

1.4.3. Имплантируемые осевые насосы
1.5. Системы ВК в России
Выводы к Главе
Глава 2. СИСТЕМНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СЕМЕЙСТВА ОСЕВЫХ
НАСОСОВ КРОВИ
2.1. Техническое задание
2.2. Системный анализ семейства осевых имплантируемых
насосов крови
2.2.1. Определение системы вспомогательного кровообращения
2.2.2. Иерархическая структура имплантируемой системы вспомогательного кровообращения
2.2.3. Основные принципы системного подхода
2.2.4. Декомпозиция системы ВК

2.2.5. Задача исследования эффективности системы осевого насоса крови
2.2.6. Критерии, определяющие качество насоса
2.2.7. Поэлементный анализ существующих конструкций осевых насосов ВК
2.2.8. Основные элементы конструкций осевых
насосов
2.3. Синтез обликовых параметров конструкции осевого
имплантируемого насоса ВК
2.3.1. Синтез структурной схемы конструкции
осевого насоса
Выводы к Главе
Глава 3. РАСЧЕТ И МОДЕЛИРОВАНИЕ ОСЕВОГО НАСОСА
ИМПЛАНТИРУЕМОЙ СИСТЕМЫ ВК
3.1. Проектирование модели осевого насоса
3.1.1. Техническое обеспечение
3.1.2. Программное обеспечение
3.2. Расчет основных параметров осевого насоса
3.3. Вычислительная гидродинамика
3.3.1. Система уравнений Навье - Стокса
3.3.2. Решение поставленной математической задачи
3.4. Определение расчетной сетки
3.5. Поверочный расчет углов входа моделированием
течения внутри прямого канала
3.6. Определение оптимальной геометрии входной части
шнека
3.7. Проектирование шнека
3.8. Моделирование течения в межлопаточных каналах
3.8.1. Определение угла входа лопатки на периферии

3.8.2. Определение угла входа лопатки у основания
3.8.3. Определение угла выхода
3.8.4. Синтез геометрических параметров шнека
3.8.5. Проектирование спрямляющего аппарата
3.8.6. Моделирование течения в шнеке с учетом
спрямляющего аппарата
3.8.7. Моделирования течения в полном насосе
Выводы кГлаве
Глава 4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ, СОЗДАНИЕ И ИСПЫТАНИЕ ОПЫТНОГО ОБРАЗЦА ОСЕВОГО НАСОСА СИСТЕМЫ ВК
4.1. Проектирование прототипа осевого насоса
4.2. Создание прототипа
4.3. Проведение стендовых испытаний осевого насоса
4.3.1. Подготовка гидродинамического стенда
4.3.2. Снятие расходно-напорных характеристик
4.4. Разработка опытного образца для проведения
медицинских испытаний
Выводы к Главе
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ:
1. Определение угла входа лопатки на периферии
2. Определение угла входа лопатки у основания
3. Определение угла выхода лопатки
4. Моделирование синтезированного шнека
5. Моделирование турбо режима
6. Моделирование течения в полном насосе

заданной структуре и параметрам. Для эффективностного анализа насосов крови задача заключалась в следующем:
- определение критериев определяющих качество насоса,
- выделение основных конструктивных частей, определяющих эти критерии,
- анализ и оценка основных конструктивных частей существующих конструкций.
2. Задача синтеза, состоящая в определении обликовых параметров и структуры проектируемой системы, для насосов крови заключалась в определении состава и типа конструктивных частей насоса с максимально возможными показателями и синтезе общего облика конструкции.
2.2.6. Критерии, определяющие качество насоса
Критериями, определяющими качество промышленных насосных агрегатов, являются, прежде всего, эффективные расходно-напорные характеристики и высокий кпд. Однако для насосов крови как узкоспециализированных аппаратов определяющими критериями являются медицинские параметры, которые лишь косвенно могут быть представлены через гидродинамические характеристики [21]. Это отличие изменяет приоритеты и накладывает существенные ограничения на способы и методы проектирования.
Основные критерии:
Критерий минимума гемолиза - Гемолиз является результатом разрушения эритроцитов крови и характеризуется выделением в окружающую среду свободного гемоглобина. В организме человека процесс гемолиза происходит непрерывно [6]. В норме