[發(fā)明專利]磁懸浮人工心臟磁浮電源及其控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410031566.0
• 申請(qǐng)日: 2014-01-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103768669A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 尹成科;陳琛;劉德剛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘇州大學(xué)
• 主分類號(hào): A61M1/12
• 分類號(hào): A61M1/12;H02M3/156
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責(zé)任公司 32102
• 代理人: 陸明耀;姚姣陽(yáng)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種磁懸浮人工心臟磁浮電源及其控制方法。

背景技術(shù)

磁懸浮技術(shù)能夠避免機(jī)械摩擦，被應(yīng)用在特種場(chǎng)合的泵中，磁懸浮泵是一種采用磁軸承作為轉(zhuǎn)子支承的泵，它利用磁軸承將轉(zhuǎn)子穩(wěn)定地懸浮在空中，使轉(zhuǎn)子在高速工作過(guò)程中與定子之間沒(méi)有機(jī)械接觸，具有無(wú)機(jī)械磨損、能耗低、允許轉(zhuǎn)速高、噪聲低、壽命長(zhǎng)、無(wú)需潤(rùn)滑等優(yōu)點(diǎn)。

目前，磁懸浮泵技術(shù)已經(jīng)開(kāi)始應(yīng)用在最新的人工心臟上，人工心臟經(jīng)過(guò)了幾十年的發(fā)展，從第一代氣動(dòng)式搏動(dòng)泵，到第二代機(jī)械軸承式葉輪泵，現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展到第三代磁懸浮人工心臟。磁懸浮人工心臟的好處在于轉(zhuǎn)子與定子之間沒(méi)有任何機(jī)械接觸，壽命長(zhǎng)，血液相容性好。磁懸浮人工心臟已經(jīng)可以做到植入人體，但由于目前技術(shù)條件的限制，磁懸浮人工心臟的磁浮電源和電池一般設(shè)置在體外，并通過(guò)一根經(jīng)皮電纜與體內(nèi)的磁懸浮人工心臟連接。

磁懸浮人工心臟的起浮時(shí)間一般不超過(guò)10mS，但起浮時(shí)瞬時(shí)電流非常大，可達(dá)約5A-10A，由于經(jīng)皮電纜電阻的壓降，在大電流的情況下，磁懸浮人工心臟處的電壓跌落太大，以至于磁懸浮人工心臟起浮困難，為了解決這個(gè)問(wèn)題，人們可以采用的一種方法是提高供電電壓，但是在起浮成功后高的供電電壓不再有用，且對(duì)人體有一定的危險(xiǎn)性；人們可以采用的另一種方法是增加經(jīng)皮電纜中導(dǎo)線的橫截面積，但如此一來(lái)會(huì)增加經(jīng)皮電纜的硬度和直徑，容易導(dǎo)致經(jīng)皮電纜穿出皮膚的位置發(fā)生機(jī)械損傷和感染；通常在磁浮電源輸出端加一個(gè)容量很大的電容也不能解決后面經(jīng)皮電纜壓降的問(wèn)題，因此，需要提供一種新的方式來(lái)解決這一問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種使磁懸浮人工心臟能夠可靠起浮且更加安全的磁懸浮人工心臟磁浮電源及其控制方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是：一種磁懸浮人工心臟磁浮電源，包括：功率模塊，提供所述磁懸浮人工心臟所需的電流；檢測(cè)模塊，檢測(cè)所述功率模塊輸出的電流；反饋模塊，接收所述檢測(cè)模塊檢測(cè)到的數(shù)據(jù)，經(jīng)處理后送入所述功率模塊形成反饋；所述磁懸浮人工心臟磁浮電源還包括：前饋補(bǔ)償模塊，所述前饋補(bǔ)償模塊在所述磁懸浮人工心臟的起浮信號(hào)的驅(qū)動(dòng)下開(kāi)始工作，在預(yù)先設(shè)定的起浮時(shí)間內(nèi)，為所述功率模塊提供前饋補(bǔ)償，使所述功率模塊輸出的電流能夠滿足所述磁懸浮人工心臟起浮的要求。

優(yōu)選的，所述磁懸浮人工心臟磁浮電源為開(kāi)關(guān)電源。

優(yōu)選的，所述檢測(cè)模塊包括霍爾電流傳感器。

優(yōu)選的，所述磁浮電源通過(guò)經(jīng)皮電纜與所述磁懸浮人工心臟連接，所述前饋補(bǔ)償模塊可提供針對(duì)所述經(jīng)皮電纜的阻抗壓降的補(bǔ)償以及針對(duì)所述反饋模塊的帶寬限制的補(bǔ)償。

優(yōu)選的，所述針對(duì)所述經(jīng)皮電纜的阻抗壓降的補(bǔ)償基于所述經(jīng)皮電纜的阻抗特性預(yù)先設(shè)定。

優(yōu)選的，所述針對(duì)所述反饋模塊的帶寬限制的補(bǔ)償基于所述功率模塊，檢測(cè)模塊以及反饋模塊的動(dòng)態(tài)特性預(yù)先設(shè)定。

優(yōu)選的，所述起浮時(shí)間包括第一起浮階段以及第二起浮階段，在第一起浮階段，所述前饋補(bǔ)償模塊提供針對(duì)所述經(jīng)皮電纜的阻抗壓降的補(bǔ)償和針對(duì)所述反饋模塊的帶寬限制的補(bǔ)償，在所述第二起浮階段，所述前饋補(bǔ)償模塊僅提供針對(duì)所述經(jīng)皮電纜的阻抗壓降的補(bǔ)償。

優(yōu)選的，所述第一起浮階段的持續(xù)時(shí)間基于所述功率模塊，檢測(cè)模塊以及反饋模塊的動(dòng)態(tài)特性預(yù)先設(shè)定。

優(yōu)選的，所述起浮時(shí)間小于10ms。

本發(fā)明提供的另一技術(shù)方案是：一種磁懸浮人工心臟磁浮電源的控制方法，包括以下步驟：a.接收起浮信號(hào)；b.提供前饋補(bǔ)償給所述功率模塊；c.判斷起浮時(shí)間是否結(jié)束，若起浮時(shí)間已經(jīng)結(jié)束，停止提供所述前饋補(bǔ)償。

相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供的本發(fā)明提供的磁懸浮人工心臟磁浮電源及其控制方法，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，采用了前饋補(bǔ)償，分別補(bǔ)償了經(jīng)皮電纜阻抗引起的壓降和反饋環(huán)節(jié)帶寬引起的起浮電流不足的問(wèn)題，有效的解決了磁懸浮人工心臟因上述問(wèn)題的存在帶來(lái)的起浮困難的難題。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明：

圖1為本發(fā)明實(shí)施方式提供的磁懸浮人工心臟磁浮電源的原理示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施方式提供的磁懸浮人工心臟磁浮電源的工作波形示意圖。

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合附圖所示的各實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。但這些實(shí)施方式并不限制本發(fā)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)這些實(shí)施方式所做出的結(jié)構(gòu)、方法、或功能上的變換均包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。