[发明专利]一种基于心脏泵新模型的变转速控制方法

权利要求书

1.一种基于心脏泵新模型的变转速控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，从心脏泵的水力特性和相似性定理出发，建立旋转型心脏泵的数学模型；步骤2，将心脏泵模型和心血管模型耦合，建立系统的耦合模型；步骤3，检测心脏泵和心血管系统的血压和压力；步骤4，根据血压和压力信息，对心脏泵进行抽吸、反流检测；步骤5，由检测结果，确定抽吸、反流状态时的调速方案；步骤6，把转速输入心脏泵和血液循环系统耦合的模型，并结合生理参考模型输出的正常生理信息，确定最终的转速；步骤7输出的转速信息输入转速反馈控制模块，通过PI或PID控制算法调节转速，并输入驱动电路转换成电压信号，调节心脏泵转速；

所述步骤4中的反流检测可通过泵的流量和主动脉的流量进行判断；当泵的总流量和主动脉流量输出为正值而泵出现瞬时反流，即泵的最小流量为Q_pmin0，说明出现轻度反流；此时泵依然辅助自然心脏供血，但由于自然心脏机能的恢复或者泵的转速下降导致泵的供血能力下降出现反流；当泵的正向流量小于反向流量，此时泵的平均输出流量为0，认为发生了中度反流；当主动脉流量Q_A0，则发生了重度反流；选用泵指示参数RI，其中：

ΔQ表示左心室内血液的净流量，LVEDV表示左心室舒张末期容积LVEDV比值；

所述步骤4中的反流指示参数满足0.3RI0.359时，泵的总流量和主动脉流量输出为正值，但是泵出现瞬时反流时，为轻度反流；0.359≤RI≤0.369,为中度反流；RI0.369主动脉产生瞬态流量出现负值，轴流泵整个心动周期瞬时流量几乎都为负值，为重度反流；

所述步骤6中，待调节的转速输入心脏泵和血液循环系统耦合的模型，计算得到血液动力学参数，并与生理参考模型输出的参数进行对比，对心脏泵转速进行修正：所述生理参考模型采用流量参考模型：其中，Q_ref为参考流量，Pa为系统的主动脉压，Qa为系统的主动脉压；

所述步骤7中，转速反馈控制中，控制芯片根据步骤4输出的转速信号输入驱动电路产生为电压脉冲信号，驱动心脏泵电机输出符合要求的转速ω和转矩，带动叶轮产生符合生理参考模型设定的流量和压力；控制算法采用简单可靠的PI、PID控制算法，或者采用基于神经网络模糊控制的复杂算法。