实验动物用埋藏式VVI型心脏起搏器设计及可靠性分析

论文摘要

心脏病已严重威胁人类健康,由于其发病机理复杂,而且临床积累经验有限,医学上需要进行大量实验研究,如果以人或动物本身作为心脏病模型进行实验研究,实验条件在时间和空间上存在局限性,而且许多实验在道义上和方法上也受到限制,所以医学上采用将药物应用于实验动物制作心脏病模型的方法进行心脏病研究,但是这样模型制作周期长而且各项生理参数不易于精确调控。将心脏起搏器应用于实验动物,可以实现心脏模型的快速复制和精确调控。然而现存的实验动物用起搏器多为体外携带式,参数调整精度低,而且不适用于对实验动物进行长期观察;如果采用人体用埋藏式起搏器,由于其价格昂贵,不利于实验成本的控制,因此实验动物用埋藏式心脏起搏器的研究对心脏病的实验研究具有重要的意义。另一方面,可靠性低仍然是起搏器现存的重大问题,统计分析表明,仅由于电池耗竭引起的起搏器失效比率就高达16.2%,可靠性研究将成为起搏器研究重点。本文在对对国内起搏器研究方案进行分析的基础上,针对其电参数调整精度低、体积大、功耗高的问题,提出本文起搏器的设计方案。完成了包括电源模块、脉冲发生单元、感知单元和主控单元四个部分的设计。在此基础上进行了实验分析,得出实验数据和波形图。基于实验数据,应用应力分析法对起搏器进行了可靠性分析,给出了完整的可靠性预计过程和分析表格。最后就起搏器生物相容性、抗干扰和长寿命三个方面,提出对起搏器可靠性保证设计。本课题研究是对埋藏式VVI型心脏起搏器研究的初步探索,提出的起搏器硬件设计方案和可靠性设计方案为今后的研究提供了硬件平台和理论基础,并指出进一步研究的具体方向,因此,论文的研究具有一定的理论意义和实际应用价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 本文研究背景及意义
• 1.2 起搏器国内外研究现状
• 1.2.1 起搏器国外研究现状
• 1.2.2 起搏器国内研究现状
• 1.3 本文主要研究内容
• 第2章 起搏器原理分析及方案确定
• 2.1 起搏器原理
• 2.1.1 起搏器工作原理
• 2.1.2 起搏器电参数
• 2.2 起搏器分类
• 2.3 起搏器设计要求
• 2.3.1 起搏器应用
• 2.3.2 起搏器设计要求
• 2.4 起搏器结构确定
• 2.5 起搏器设计方案确定
• 2.5.1 起搏器各单元设计方案
• 2.5.2 运算放大器应用可行性分析
• 2.6 本章小结
• 第3章 起搏器硬件电路设计
• 3.1 起搏器硬件整体框图
• 3.2 起搏器电源模块设计
• 3.3 起搏器脉冲发生器设计
• 3.4 起搏器感知放大器设计
• 3.4.1 心电信号放大器设计
• 3.4.2 带通滤波器设计
• 3.4.3 电平检测单元设计
• 3.5 起搏器主控单元设计
• 3.6 起搏器整机结构和实验分析
• 3.6.1 起搏器整机结构
• 3.6.2 整机实验分析
• 3.7 本章小结
• 第4章 起搏器可靠性评估分析
• 4.1 起搏器整机可靠性评估
• 4.1.1 可靠性预计方法的选择
• 4.1.2 应力分析法可靠性预计
• 4.2 起搏器可靠性保证设计
• 4.2.1 生物相容性
• 4.2.2 心电信号中常见噪声
• 4.2.3 长寿命设计
• 4.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录1
• 附录2
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢