Исследование и разработка термоэлектрических преобразователей для инвазивного измерения скорости кровотока

• Автор: Скорохватов, Анатолий Семенович
• Шифр специальности: 05.11.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 212 c. : ил

ГЛАВА I. Физические непрямые методы количественной оценки скорости кровотока, их краткий анализ. Задачи исследования
§ 1.1. Характеристика соответствия современным медико-техническим требованиям методов и средств оценки параметров кровотока
§ 1.2. Феноменологическая оценка предельных возможностей применяемых тепловых преобразователей скорости кровотока. Предпосылки использования полупроводниковых термоэлектрических преобразователей
§ 1.3. Некоторые особенности теплофизики полупроводниковых термоэлектрических преобразователей информации о массопотоке. Постановка задачи исследования
Глава II. Исследование термоэлектрического измерительного преобразователя скорости кровотока и обоснование его основных параметров. Метод расчета преобразователя
§ 2.1. Стационарное двухмерное температурное поле в преобразователе. Критерий применимости одномерных моделей
§ 2.2. Нестационарный перенос тепла в термоэлектрическом преобразователе информации при его взаимодействии с пульсирующим кровотоком
§ 2.3. Нестационарный перенос тепла в термоэлектрическом преобразователе информации при его взаимодействии с гармоническим кровотоком

Глава III. Анализ динамических свойств и погрешностей измерений ТЭИ11СК

§ 3.1. Передаточная функция и структурная схема ТЭИПСК

§ 3.2. Переходная функция ТЭИПСК

§ 3.3. Оценка погрешностей измерений ТЭИПСК

ПАВА 1У. Экспериментальные исследования тепловых процессов работы ТЭИПСК и оценка ряда его параметров, характерных для преобразователей информации
§ 4.1. Методы и средства экспериментальных исследований процессов теплопередачи в ТЭИПСК
§ 4.2. Проверка расчетных данных стационарного и нестационарного теплопереноса в ТЭИПСК
§ 4.3. Методы и средства экспериментальных исследований динамических свойств и погрешностей измерений ТЭИПСК
§ 4.4. Экспериментальная проверка.динамических свойств и погрешностей измерений ТЭИПСК
Глава V. Применение термоэлектрических измерительных преобразователей скорости кровотока в медицине
§ 5.1. Измерения, осуществляемые с помощью катетерных датчиков скорости кровотока и.других устройств на основе ТЭИПСК
§ 5.2. Метод символьного отображения процессов гемодинамики
§ 5.3. Исследование работы искусственного желудочка и протезов клапанов сердца
§ 5.4. Исследование уродинамики верхних мочеточников с помощью комплексного катетерного датчика
ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
ВЫВОДЫ
Л И Т ЕР А ТУ Р А
Приложение $ I. Основные физико-технические параметры
теллуридов висмута
Приложение Ц 2. Протокол лабораторно-технических испытаний датчика для измерения линейной скорости кровотока
Приложение J6 3. Meдико-технические требования на приборный комплекс

В современной экспериментальной и клинической медицине для более точных измерений линейной и объемной скоростей кровотока и ударного и минутного объемов кровообращения применяются инвазивные методы, основанные на применении катетерных датчиков. Измерение этих параметров с повышенной точностью является весьма важным для уточнения диагноза ряда заболеваний сердца, интраоперационной оценки эффективности выполненной хирургической коррекции пороков сердца [I], для оценки степени регургитации крови через его митральный и аортальный клапаны,[2] обнаружения атоматозных поражений сосудов £3].
Для реализации катетерных методов в нашей стране с 1981 года освоен в производстве электромагнитный катетерный датчик [4"], которым комплектуется расходомер крови "РКЭ-3". Объем выпуска этого расходомера за 1981-1983 годы составил около 380 штук.
За рубежом катетерные методы оценки параметров гемодинамики применяются весьма широко. Так, только катетерных датчиков для измерения методом терморазведения минутного объема кровообращения было продано в 1981 году на мировом рынке около 400 тыс. штук на сумму более 40 млн.долларов [Гб]. На производстве катетерных датчиков для измерения параметров кровотока за рубежом специализируются целые фирмы или их отделения. Наиболее передовой является фирма "Миллар Инструменте" США, которая в последние годы стала также выпускать комплексные катетерные датчики, например, для синхронного измерения давления крови и скорости кровотока [б].
Несмотря на высокую стоимость (от 2 до 10 тыс. долларов), эти датчики быстро завоевывают признание врачей-кардиологов, так
1. Температура и скорость потока постоянны по сечению потока среды.
2. Течение потока жидкости ламинарное.
3. Условная толщина гидродинамического пограничного слоя не зависит от скорости движения жидкости и теплофизических свойств преобразователя.
4. Теплофизические свойства жидкости и материала преобразователя (теплоемкость, теплопроводность, температуропроводность) постоянны.
5. Коэффициент конвективного теплообмена боковой поверхности преобразователя, усредненный по его длине, а также коэффициент конвективного теплообмена на рабочем спае во времени не изменяются.
6. Преобразователь симметричен относительно его геометрической оси.
7. Основной теплообмен осуществляется через рабочий спай преобразователя.
8. Теплообмен осуществляется по закону Ньютона.
9. Коэффициент теплопроводности датчика значительно больше ко эфйициента теплопроводности жидкости.
С учетом изложенного, тепловое поле цилиндрического преобразователя конечной длины, тлеющего источник тепла с экспоненциальной зависимостью, теплообмен на боковой поверхности через термическое сопротивление катетера, теплообмен на рабочем спае и анизотропию теплопроводности, (рис.15), определяется двухмерным дифференциальным уравнением теплопроводности вида:
я ту м ~ лгг, ъз'р' ■ < - кг