温控医用腔内灌注泵数学模型及实验研究-《中国医学物理学杂志》

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摘要:: 目的:温控医用灌注泵是一种能够提供温的冲洗液的医疗器械,主要用于腹部手术创伤处的冲洗。介绍一款温控医用腔内灌注泵,并采用PID(Proportional Integral Derivative)控制器将灌注泵出水温度控制在某一合理范围内。方法:为了达到以上目的,我们对设计好的温控医用灌注泵的传递函数数学模型及其实验进行研究。首先介绍了温控医用灌注泵的工作原理,其次通过实验确定系统的阶跃响应,并在Matlab中绘制温控医用灌注泵的阶跃响应曲线,确定灌注泵在不同流速情况下的传递函数数学模型。然后运用Ziegler-Nichols公式计算出特定数学模型所对应的PID控制参数。最后运用Matlab软件中的Simulink工具箱对该数学模型和PID控制器的控制参数进行仿真,并将控制参数运用到实际系统中。结果:仿真结果显示,输出曲线能够在较短的时间内达到设定的输出值;实验结果显示,在不同流速时,系统的输出液温度能够3 min内达到需求的范围,最终使得灌注泵输出液体的温度恒定在36.0°C±1.5°C以内。结论:仿真及实验证明,该系统设计合理,得到的数学模型能够准确描述系统的特性,数学模型准确可靠,实验方法合理可行。