基于创新设计理论研究new

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1、基于创新设计理论研究心脏瓣膜相当于心脏的阀门，在心脏的泵血循环中起着及其重要的作用。但是由于瓣膜炎症或瓣膜先天发育畸形，会导致瓣膜狭窄或瓣膜关闭不全等各种心脏瓣膜疾病，瓣膜的病变会使心脏超负荷工作，严重时导致心脏功能衰竭，危及生命。对于瓣膜病变严重的患者，进行瓣膜置换手术是唯一有效的手段。机械心脏瓣膜是由金属材料制成的一种人工瓣膜，因其具有较好的耐久性而被大量应用于瓣膜置换手术。但目前国内外所使用的机械双叶瓣有其固有缺陷，一是植入人体后血液中的凝血成分流经瓣膜时易沉积形成血栓，二是跨瓣压差较大。迄今为止，依然没有完全理

2、想的机械心脏瓣膜研制成功。目前，机械三叶瓣的研究越来越引起各国学者的重视。结构上它更接近天然主动脉瓣。相对双叶瓣，具有更好的中心血流和流体力学特性。随着计算机模拟测试手段的发展，计算流体动力学的进步，对机械心脏瓣膜的研究进入了新的阶段。资料表明，国外三叶瓣的研究开发已开始进入实用化阶段，而国内的研究还比较落后，研究开发出新型的机械三叶心脏瓣膜，已迫在眉睫。本文在借鉴国内外各种人工机械瓣膜的研究基础上，首次将创新设计理论与方法应用于人工心脏瓣膜的结构设计，在此基础上，进一步对三叶机械瓣膜材料进行研究选择、以及瓣膜极限强度

3、校核、血流动力学分析。论文的主要研究工作如下：（1）研究人工机械心脏瓣膜国内外发展现状，结合瓣膜结构设计特点，探讨将创新设计理论与方法应用于心脏瓣膜结构设计的可行性，提出了基于TRIZ的人工机械心脏瓣膜设计方案。（2）分析瓣膜结构设计中的系统矛盾，利用分离原理与矛盾冲突矩阵，寻求最优的发明原理进行人工三叶心脏瓣膜结构优化设计。（3）按照人工心脏瓣膜国家标准GB12279-2008的要求，结合计算流体动力学，在SolidWorksFlowSimulation中建立61瓣膜流体分析数学模型，对模型进行定常流血流动力学分析，

4、测试瓣膜在不同开口角度下的跨瓣压差，验证瓣膜工作的可靠性。同时对瓣膜进行了静态泄漏测试。（4）使用有限元分析方法，分析瓣叶启闭过程中最大受力位置，对此位置进行有限元强度校核，验证瓣膜工作的安全性。（5）将SolidWorksFlowSimulation对瓣膜测试得到的血流动力学分析参数导入SolidWorksSimulation，对瓣膜进行了模拟极限工作状态下的有限元分析。关键词：创新；三叶瓣；血流动力学分析；跨瓣压差61ResearchonTrileafletMechanicalHeartValvebasedonin

5、novativedesigntheoryMajorMechanicalManufacturingandAutomationPostgraduateLiuYunfengSupervisorLuoYangTheheartvalveisjustlikethevalveofheart,whichplaysimportantroleinthepumpingcycleoftheheart.However,thestenosisorregurgitationofvalveandothervalvularheartdiseaseswi

6、llhappenduetotheinflammationorcongenitalmalformationsofvalve,andsothediseaseofvalvewouldleadtooverloadedheart,evenheartfailure,whichlife-threatening.Forpatientswiththeseverediseaseofvalve,doingthereplacementsurgeryofvalveistheonlyeffectivemeans.Mechanicalheartva

7、lveanartificialvalvewhichmadeofmetalmaterial,andithasbeenusedinthevalvereplacementsurgerybecauseofitsbetterdurability.ButcurrentlyusedMechanicalbileafletvalvehasitsowninherentdefectsathomeandabroad,oneistheformationofthrombuseasilyaftertheimplantationofvalvewhen

8、clottingcomponentsflowsthroughvalve,andtheotherisitshightransvalvularpressuregradient,sofar,nomechanicalheartvalveisfullyperfect.Atpresent,scholarsattachimportancetot