Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Symulator pracy serca Dr. David Keeling

ghost666 18 Wrz 2012 10:10 4956 0
  • Symulator pracy serca Dr. David Keeling

    Dr. David Keeling z School of Mechanical Engineering na Uniwersytecie w Leeds postawił sobie bardzo zaawansowany problem - konstrukcja symulatora pracy serca. Urządzenie takie, pozwalające na realistyczne odwzorowywanie budowy i pracy serca pozwoli na poprawienie metodologii testowania urządzeń wspomagających pracę serca, które są aktualnie projektowane. Symulator taki musi być w pełni konfigurowalny, tak aby móc zapewnić jak najwierniejsze oddanie mechanizmu pompowania krwi przez serce z uwzględnieniem wielu chorób i zwyrodnień których leczeniem mają zajmować się testowane urządzenia wspomagające. Wprowadzenie takiego symulatora pozwoli także na zrezygnowanie (częściowe lub zupełne) z testów na zwierzętach.

    Urządzenie zostało skonstruowane z wykorzystaniem CompactRIO firmy National Instruments, do stworzenia samodzielnej pętli sprzężenia pozwalającej na dowolne kontrolowanie pracy mechanicznego serca oraz przepływu krwi, co umożliwia symulowanie fizjologii i hemodynamiki serca odwzorowując modele in-vivo.

    Pracę symulatora oparto o architekturę HIL, tj. Hardware-In-Loop, czyli 'sprzęt w pętli'. Technika ta, szeroko stosowana w przemyśle, oznacza najpierw modelowanie działania danego przedmiotu, a następnie testowanie go w systemie. W tym przypadku symulacją jest tutaj sama pompa, która wymusza w naturalny sposób przepływ krwi. Pętla sprzężenia zwrotnego dostosowuje zmiany pracy pompy do faktycznego przepływu krwi.

    Od strony mechanicznej serce oparto o dwie pętle z stali sprężynowej w kształcie podobnym do okręgu. Końce tych taśm zaczepione są w odpowiedni sposób do sztywnej ramy serca, a sposób ich zaczepienia wpływa na sposób pracy serca, dzięki czemu można zmieniać jego parametry mechaniczne. Dwa siłowniki liniowe wykorzystane są do realistycznego wyginania taśm, które odpowiedzialne są za dynamiczne ruchy prawej i lewej komory serca. Przesuw siłowników jest kontrolowany tak aby przepływ krwi w układzie odpowiadał temu jaki chce się osiągnąć. Na poniższym obrazku pokazano zdjęcie serca z zdjętą zewnętrzną warstwą pokrycia. Dodatkowo w serce wbudowana jest grzałka podgrzewająca cały układ wraz z krwią w środku, do 37°C

    Symulator pracy serca Dr. David Keeling


    Do poruszania taśm wykorzystano siłowniki liniowe LinMOT PS01-23x1 60H. Regulator PID, zaprogramowany w strukturze FPGA układu CompactRIO pracuje z częstotliwością 40 kHz. Taka prędkość pozwala na dobrą symulację pracy rzeczywistego serca.

    Do kontroli przepływu wykorzystano cztery czujniki ciśnienia, rozmieszczone równomiernie w całym układzie. Dane odczytywane są z nich z prędkością 50 kHz i następnie uśredniane w celu zmniejszenia szumu. Dzięki wykorzystaniu DMA dane te są przekazywane w czasie rzeczywistym do symulacji pracy serca w module CompactRIO. Gdy moduł CompactRIO podłączony jest do komputera dane te dodatkowo przesyłane są poprzez interfejs TCP do oprogramowania pozwalającego na prezentację danych. Model serca pozwalający na obliczanie w czasie rzeczywistym jak zachowywać ma się symulator mechaniczny powstał jako analogia do obwodu elektrycznego. Ciśnienie generowane przez skurcz serca to opór układu, rozciągliwość naczyń krwionośnych to pojemność obwodu a bezwładność przepływu to jego induktancja.
    Źródła:
    http://sine.ni.com/cs/app/doc/p/id/cs-13021?metc=mtr4ta&espuid=CNATL000004673378


    Fajne! Ranking DIY
    Potrafisz napisać podobny artykuł? Wyślij do mnie a otrzymasz kartę SD 64GB.