血透机系统建模仿真与检测研究

作     者：李兴汉 

作者单位：东南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：毛玉良

授予年度：2018年

学科分类：0831[工学-生物医学工程（可授工学、理学、医学学位）] 08[工学] 

主      题：液路系统 系统仿真 透析检测 效果评价 

摘      要：由于人们的现代生活方式,社会老龄化以及环境污染等因素的影响,加之医疗技术的进步,慢性肾衰竭患者的检出数量日益增多。血液透析治疗有了很大的社会需求,透析机是用于血液透析的重要设备。当前国内透析机市场基本被国外品牌垄断,导致透析成本高昂,研制国产透析机变得极具现实意义。透析机的液路元件众多,安全性能要求高。研制过程中,需要解决大量的故障排查、透析效果和透析安全评价等方面的问题。故此,本文针对新型透析液路系统进行建模仿真研究,并且设计了一套用于检测透析机透析效果的装置。首先,在透析机原理的基础上,主要针对其液路系统的结构组成,应用AMESim平台,通过建立超滤模块、容量平衡模块、体外透析模块和一些基本元件的仿真模型,再将液压元件的物理参数,按流量和压力的理论值转化为AMESim模型的基本参数,得到整个液路的系统模型,试验验证了模型的合理性。其次,通过对上述模型的研究,将仿真结果与实际测试结果对比,分析液路系统原理的可靠性。并运用仿真模型优化液路系统,协助解决透析机研发过程中部分液路故障问题。另外,针对透析机样机的功能和适用环境,设计了一种检测透析效果的物理装置,该装置由液路和控制两个部分组成。液路部分设计成一种类似人体血液循环的模拟循环液路,该液路中能够配制混有不同浓度毒素(肌酐、尿素和血钾等)。在控制部分中,基于PID算法分别实现了温度、流量和压力的控制,检测仪的上述参数通过CAN通信协传送到透析机的上位机作显示和分析。搭建的透析检测平台,经过控制参数的整定,满足动态性能要求。最后,将透析检测仪与透析机样机联合起来,模拟临床透析,通过配置一定浓度的肌酐(尿素、血钾等)进行透析效果检测试验。检测结果表明:1)优化后的新型透析机样机能够有效透析,其设计合理;2)透析检测仪合格,可以在透析样机和临床透析的研究中进一步应用。