一種血泵懸浮葉輪軸向位移測量裝置及其動態測試方法與流程

本發明涉及人工心臟技術領域，具體地說是涉及一種用于血泵懸浮葉輪軸向位移測量裝置及其動態測量方法。

背景技術：

血泵中的懸浮葉輪會在旋轉時產生軸向跳動，葉輪這一不穩定旋轉狀態會引起血泵流場發生紊亂，血泵內的壓力和流量會產生波動，更嚴重的是造成血液破壞，引起溶血和血栓，溶血和血栓會嚴重危及到心力衰竭患者的生命安全。因此，在血泵臨床應用前研究懸浮葉輪的不穩定運轉導致的軸向位移變化具有重要的意義。在這一背景下提出的此發明血泵懸浮葉輪軸向位移動態測量裝置可以準確地測出葉輪軸向位移變化，通過分析血泵流量、壓力以及轉速和葉輪位移變化之間的關系，為血泵控制優化提供理論依據。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種用于血泵懸浮葉輪軸向位移測量裝置及其動態測量方法，能有效解決測量過程中位移量小、探頭位置不易調節以及泵殼和血液阻礙測量等問題。

本發明為解決上述問題所采用的技術方案為：

1.一種血泵懸浮葉輪軸向位移測量裝置主要包括血泵工況調控單元和位移測量單元；所述血泵工況調控單元包括恒溫水浴箱、排氣閥、入口橡膠管道、超聲波流量計、第一壓力傳感器、阻尼閥、血泵、第二壓力傳感器、出口橡膠管道和貯血器。

所述血泵進出口分別連接著入口橡膠管道和出口橡膠管道，入口橡膠管道另一端連在所述貯血器的出口，入口橡膠管道另一端連在所述貯血器的出口，所述貯血器放置在恒溫水浴箱中，用于保證血泵工作介質為實驗所需溫度；所述第一壓力傳感器連接在血泵的進口處，對血泵入口橡膠管道的壓力進行監測；所述第二壓力傳感器連接在血泵的出口處，對出口橡膠管道內的壓力進行監測；所述的超聲波流量計夾持在第一壓力傳感器之前，用于測量入口橡膠管道內的流量；所述阻尼閥連接在超聲波流量計和第一壓力傳感器之間的入口橡膠管道上，配合超聲波流量計調整血泵的入口流量。

所述位移測量單元包括磁性表座、數據采集處理模塊、直流穩壓電源、顯示器和位移傳感器探頭；所述的磁性表座夾持著位移傳感器探頭，位移傳感器探頭連接著數據采集處理模塊，數據采集處理模塊輸出端連接著顯示器；所述的直流穩壓電源和數據采集處理模塊（8）相連，并為其提供測量時所需的穩定電壓。

2.所述的血泵懸浮葉輪軸向位移測量儀器均放在減振平臺上，用于消除外界振動對測量結果的影響。

3.血泵上泵殼加工出3個均勻分布的階梯孔，通過膠水將透明有機玻璃粘在階梯孔內。

4.血泵內的液體采用與血液同等粘度的甘油水溶液。

5.一種血泵懸浮葉輪軸向位移動態測試方法，該測試方法建立在血泵懸浮葉輪軸向位移測量裝置的基礎上，具體實現過程為:步驟一、實驗準備：測量之前，先將入口橡膠管道、出口橡膠管道和血泵內充滿與血液同等粘度的甘油水溶液，然后打開貯血器上的排氣閥，排除循環回路里的氣體。步驟二、調節實驗裝置：啟動血泵，設置恒溫水浴箱的實驗溫度，在恒溫水浴箱工作一段時間達到設定溫度后，根據第一壓力傳感器、第二壓力傳感器和超聲波流量計的監測結果，調節阻尼閥以及血泵轉速使血泵的進出口壓力、流量等參數滿足實驗要求。打開顯示器上的位移數據采集軟件并進行數據采集方面的相關設置。通過磁性表座粗調加微調的方式不斷調節位移傳感器探頭的位置，使位移傳感器探頭發射出的檢測光束能透過有機透明玻璃和甘油水溶液照射到葉輪上表面，直到數據采集處理模塊上的指示燈亮起時，表明探頭已經調節到測量范圍內。步驟三、測量并保存數據：在位移傳感器探頭調節到測量范圍內時，顯示器上就能實時顯示葉輪軸向位移變化曲線，并將采集到的葉輪位移信息保存到計算機以備處理與分析。

附圖說明

圖1 是本發明專利的測量裝置結構示意圖。

圖2是血泵上泵殼俯視圖。

圖3是血泵內部及階梯孔示意圖。

具體實施方式

具體實施方式一：

結合圖1說明本實施方式，本實施方式所述的血泵懸浮葉輪軸向位移動態測量裝置包括血泵工況調控單元和位移測量單元。所述血泵工況調控單元包括恒溫水浴箱（1）、排氣閥（2）、入口橡膠管道（3）、出口橡膠管道（14）、超聲波流量計（4）、第一壓力傳感器（5）、阻尼閥（6）、血泵（12）、第二壓力傳感器（13）和貯血器（16）。

所述血泵（12）進出口分別連接著入口橡膠管道（3）和出口橡膠管道（14），入口橡膠管道（3）連在所述貯血器（16）的出口，出口橡膠管道（14）連在所述貯血器（16）的入口，所述貯血器（16）放置在恒溫水浴箱（1）中，用于保證甘油水溶液（22）為實驗溫度。所述第一壓力傳感器（5）置于血泵（12）的進口處，對血泵（12）入口橡膠管道（3）的壓力進行監測。所述第二壓力傳感器（13）置于血泵（12）的出口處，對出口橡膠管道（14）內的壓力進行監測。所述的超聲波流量計（4）夾持在第一壓力傳感器（5）之前，用于測量入口橡膠管道（3）內的流量。所述阻尼閥（6）連接在超聲波流量計（4）和第一壓力傳感器（5）之間的入口橡膠管道（3）上，配合超聲波流量計（4）調整血泵的入口流量。

所述位移測量單元包括磁性表座（7）、數據采集處理模塊（8）、直流穩壓電源（9）、顯示器（10）和位移傳感器探頭（11）。所述的磁性表座（7）夾持著位移傳感器探頭（11），位移傳感器探頭（11）連接著數據采集處理模塊（8），將采集到的葉輪位移信號傳遞給數據采集處理模塊（8）輸入端，數據采集處理模塊（8）輸出端連接著顯示器（10），葉輪位移信號經過數據采集處理模塊（8）處理后傳遞到顯示器（10）上顯示。所述的直流穩壓電源（9）和數據采集處理模塊（8）相連，并為其提供測量時所需的穩定電壓。

具體實施方式二：

結合圖1說明本實施方式，本實施方式是對具體實施方式一所述的血泵懸浮葉輪軸向位移動態測量裝置的進一步說明，所有測量儀器均放在減振平臺（15）上，用于消除外界振動對測量結果的影響。

具體實施方式三：

結合圖2以及圖3說明本實施方式，本實施方式的血泵上泵殼（18）加工出3個均勻分布的階梯孔（17），通過膠水（19）將透明有機玻璃（20）粘在階梯孔（17）內，可在不同位置的階梯孔（17）處測量懸浮葉輪（21）的軸向位移值，分析并比較葉輪（21）實際偏擺情況。

具體實施方式四：

結合圖3說明本實施方式，本實施方式的血泵（12）內的液體為與血液同等粘度的甘油水溶液（22）。

具體實施方式五：

結合圖1說明本實施方式，本實施方式的血泵懸浮葉輪軸向位移動態測試方法具體實現過程為：步驟一、實驗準備：測量之前，先將入口橡膠管道（3）、出口橡膠管道（14）以及血泵（12）內充滿與血液同等粘度的甘油水溶液，然后打開貯血器（16）上的排氣閥（2），排除循環回路里的氣體。步驟二、調節實驗裝置：啟動血泵（12），設置恒溫水浴箱（1）的實驗溫度，在恒溫水浴箱（1）工作一段時間達到設定溫度后，根據第一壓力傳感器（5）、第二壓力傳感器（13）以及超聲波流量計（4）的監測結果，調節阻尼閥（6）以及血泵轉速使血泵（12）的進出口壓力、流量等參數滿足實驗要求。打開顯示器（10）上的位移數據采集軟件并進行數據采集方面的相關設置。通過磁性表座（7）粗調加微調的方式不斷調節位移傳感器探頭（11）的位置，使位移傳感器探頭（11）發射出的檢測光束能透過有機透明玻璃（20）和甘油水溶液（22）照射到葉輪上表面，直到數據采集處理模塊（8）上的指示燈亮起時，表明探頭已經調節到測量范圍內。步驟三、測量并保存數據：在位移傳感器探頭（11）調節到測量范圍內時，顯示器（10）上就能實時顯示葉輪軸向位移變化曲線，并將采集到的葉輪位移信息保存到計算機以備處理與分析。