15、心室辅助装置安全控制系统的设计与实现

心室辅助装置安全控制系统的设计与实现

1. 心室辅助装置（VAD）的重要性与挑战

心室辅助装置（VAD）在心血管系统中起着关键作用，它能够显著影响患者的健康状况。然而，非容错且不能根据患者情况动态调整的VAD存在局限性，若性能不佳，可能会危及患者的心血管系统。当VAD发生故障时，会扰乱循环系统，危及患者生命；而当心脏出现问题时，VAD与循环系统串联，可为患者提供生存支持。

为解决这些问题，提出采用基于先进仪器、控制和自动化技术的机电一体化方法来设计VAD。这种方法能够解决当前解决方案中存在的一些局限性。

2. 安全监督控制系统的要求

为了确保VAD的安全运行，需要一个满足以下基本要求的安全监督控制系统：
- 泵速控制逻辑 ：根据患者的动态行为指定泵速控制逻辑。在建模控制系统时使用再生模型，控制系统需根据患者的诊断和动态状态做出反应，以适应不同情况。
- 故障安全逻辑 ：指定解决VAD中可能对患者造成风险的故障的安全逻辑。基于HAZOP技术进行故障调查，利用从贝叶斯网络获得的信息，使用Petri网对故障诊断和处理系统进行建模。
- 模型验证 ：根据控制系统与人体心血管系统数学模型的相互作用，验证和确认控制系统的数学模型。

通过满足这些要求，可以规范并实施安全控制系统，以一致的方式进行体外和体内测试。

3. 故障分类

根据故障的复杂性和特性，可以从两个方面对VAD运行过程中可能出现的故障进行分类：
|分类依据|类型|描述|
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