Anforderungsgerechte Auslegung eines linearen Direktantriebs für vollständig implantierbare Herzersatzsysteme: = Requirement conform design of a direct linear drive for fully implantable total artificial hearts
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Aachen
Shaker
2014
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| adam_text | INHALTSVERZEICHNIS
1 EINLEITUNG 1
2 TECHNISCHE SPEZIFIZIERUNG DES KARDIOVASKULAEREN KREISLAUFS 7
2.1 DER KARDIOVASKULAERE KREISLAUF 7
2.2 DAS HERZ 9
2.2.1 ANATOMIE UND PHYSIOLOGIE 9
2.2.2 P-V-DIAGRAIMII 12
2.2.3 KARDIOVASKULAERE NONNWERTE 13
2.3 MECHANISMEN DER BLUTSEHAEDIGUNG 14
2.4 ERKRANKUNGEN DES KARDIOVASKULAEREN KREISLAUFS 10
2.5 EINSATZBEREIEHE VON HERZUNTERSTUETZUNGS- UND HERZERSATZSYSTENIEN . .
17
3 HISTORISCHER RUECKBLICK UND STAND DER TECHNIK 19
3.1 PNEUMATISCHE ANTRIEBSKONZEPTE 21
.4.1.1 CARDIOWEST* 22
3.2 HYDRAULISCHE ANTRIEBSKONZEPTE 23
3.2.1 ABIOCOR* 24
3.2.2 NIMBUS-TAH 26
3.3 ELEKTROMECHANISCHE ANTRIEBSKONZEPTE 28
3.3.1 PENNSTATE-TAH 28
3.3.2 MAGSCREW-TAH 29
3.3.3 MINIACCOR 31
3.4 ZUSAMMENFASSUNG UND BEWERTUNG 33
4 ERMITTLUNG DES ANFORDERUNGSPROFILS FUER DAS HERZERSATZSYSTEM 37
4.1 ANFORDERUNGEN DES KARDIOVASKULAEREN KREISLAUFS 37
4.2 ANFORDERUNGEN FUER DEN LANGFRISTIGEN EINSATZ 38
4.3 SYSTENISPEZIFISEHE ANFORDERUNGEN 39
4.3.1 APPROXIMATION DER ZULAESSIGEN VERLUSTLEISTUNG 39
4.3.2 APPROXIMATION DES ERFORDERLICHEN KRAFTPROFILS 41
4.4 ZUSAMMENFASSUNG DER SYSTEMANFORDERUUGEN 44
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II
JNHFDTSVCJ ZEICII IIIS
5 ABLEITUNG DES ANTRIEBSKONZEPTS 47
5.1 KONZEPTFINDIMG 47
5.2 ANALYTISCHE GROBAUSLEGUNG DER TA.UCHSPULE 50
5.2.1 ABLEITUNG DES MAGNETISCHEN ERSATZSEHALTBILDS 50
5.2.2 BESTIMMUNG DER GEOMETRISCHEN ABMESSUNGEN 52
5.2.-3 VALIDIERUNG DER GETROFFENEN VEREINFACHUNGEN 55
5.2.4 UNTERSUCHUNG DES EINFLUSSES DER SPULENHOEHE 50
5.3 NUMERISCHE FEINAUSLEGUNG DER TAUCHSPULE 58
5.. 1.1 VALIDIERUNG DES ANALYTISCHEN MODELLS 58
5.3.2 NUMERISCHE OPTIMIERUNG DER TAUCHSPULE (IO
5.3.3 ENTMAGNETISIERUNGSFESTIGKEIT DER PERMANENTMAGNETE 01
5.4 VALIDIERUNG DES TAUCHSPULENKONZEPTS ANHAND EINES PROTOTYPS .... 05
5.4.1 KONSTRUKTION UND AUTBAU 05
5.4.2 VALIDIERUNG DES NUMERISCHEN MODELLS 07
5.4.3 VALIDIERUNG DES TAUEHSPULENKONZEPTS 09
5.5 ZUSAMMENFASSUNG UND BEWERTUNG 71
6 KONZEPTSTUDIE ZUR ANPASSUNG DES ANTRIEBS AN DIE ANFORDERUNGEN 75
0.1 DOPPELKANNN-KONZEPT MIT EXTERNER PERMANENTINAGNETANORDNUNG . . 77
0.1.1 AUFBAU UND FUNKTIONSWEISE 77
0.1.2 UNTERSUCHUNG DER SYSTEMEIGENSCHAFTEN 79
0.1.3 ZUSAMMENFASSUNG UND BEWERTUNG 81
0.2 DOPPELKAMM-KONZEPT MIT, INTERNER PERNIANONTINAGNETANORDNUNG . . 82
0.2.1 AUFBAU UND FUNKTIONSWEISE 83
0.2.2 UNTERSUCHUNG DER SYSTEMEIGENSCHAFTEN 83
0.2.3 ZUSAMMENFASSUNG UND BEWERTUNG 85
0.3 EISENARMES KONZEPT 87
0.3.1 AUFBAU UND FUNKTIONSWEISE 87
0.3.2 UNTERSUCHUNG DER SYSTEMEIGENSCHAFTEN 88
0.3.3 ZUSAMMENFASSUNG UND BEWERTUNG 91
0.4 HALBACH-KONZEPT 92
LIUEIALTSUCRZEICLIII L ;
III
6.4.1 AUFBAU UND FUNKTIONSWEISE 92
6.4.2 UNTERSUCHUNG DER SYSTENIEIGENSCLIAFTEN 94
6.4.3 ZUSAMMENFASSUNG UND BEWERTUNG 96
6.5 FLUSSKONZENTRATOR-KONZEPT 97
6.5.1 AUFBAU UND FUNKTIONSWEISE 98
6.5.2 UNTERSUCHUNG DER SYSTOINEIGENSCHAFTEN 99
6.5.3 ZUSAMMENFASSUNG UND BEWERTUNG 102
6.6 AUSWAHL DES ANTRIEBSKONZEPTS 102
7 VALIDIERUNG DES FLUSSKONZENTRATOR-KONZEPTS 105
7.1 KONSTRUKTION UND AUFBAU DES PROTOTYPS 105
7.1.1 KONSTRUKTIVE UND MATERIALSPEZIFISCHE MODIFIKATIONEN 105
7.1.2 PERIPHERE AIITRIEBSKOMPONENTEN 107
7.2 ENTNIAGNETISIERUNGSFESTIGKEIT DER MAGNETE 111
7.3 VALIDIERUNG DES NUMERISCHEN MODELLS 114
7.3.1 STATISCHE MESSUNG DER ANTRIEBSKRAEFTE 114
7.3.2 UNTERSUCHUNG DER MODIFIZIERTEN SYSTENIEIGENSCLIAFTEN 117
7.4 OPTIMIERUNG DES BESTRONMNGSPROFILS 120
7.4.1 HERLEITUNG DES OPTIMALEN BESTRONMNGSPROFILS 121
7.4.2 UNTERSUCHUNG DER MODIFIZIERTEN SYSTEMEIGENSCLIAFTCN 123
7.5 VALIDIERUNG DES ERFORDERLICHEN KRAFTPROFILS 125
7.5.1 DYNAMISCHE MESSUNG DES KRAFTPROFILS 125
7.5.2 UNTERSUCHUNG DER MODIFIZIERTEN SYSTEMEIGENSCHAFTEN 130
7.6 VALIDIERUNG DER TECHNISCHEN LEBENSDAUER 131
7.7 UNTERSUCHUNG DES HERZERSATZSYSTEMS IN-VITRO 133
7.7.1 AUFBAU UND FUNKTIONSWEISE DES KREISLAUFSINMLATORS 134
7.7.2 UNTERSUCHUNG DES THERMISCHEN BCTRIEBSVERHALTENS 135
7.7.3 VALIDIERUNG DER KARDIOVASKULAEREN ANFORDERUNGEN 139
7.8 UNTERSUCHUNG DES HERZERSATZSYSTEMS IN-VIVO 140
7.9 ZUSAMMENFASSUNG UND BEWERTUNG 142
IV
IIIJIALTSVKIZIIICJIIIIS
8 OPTIMIERUNG DES FLUSSKONZENTRATORS 145
8.1 PROBLEMDEFINITION 146
8.1.1 DEFINITION DES PARAINETERRAUMS 146
8.1.2
FESTLEGUNG DER RANDBEDINGUNGEN
146
8.1.3 DEFINITION DER ZIELFNNKTION 149
8.2 AUSWAHL DES OPTIMIERUNGSALGORITLMMS 150
8.3 DURCHFUEHRUNG DER OPTIMIERUNG 152
8.3.1 ERSTER OPTIMIERUNGSDURCHGANG 155
8.3.2 ZWEITER OPTINIIENUIGSDURCHGANG 157
8.4 ZUSAMMENFASSUNG UND BEWERTUNG 160
9 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 163
ANHANG 173
A TECHNISCHE DATEN 173
A.L TAUCHSPULENANTRIEB-PROTOTYP 173
A.2 DOPPELKAMM-KONZEPT, MIT, EXTERNER PERMANENTMAGNETANORDNUNG . . 174
A.3 DOPPELKAMM-KONZEPT, MIT, INTERNER PERMANENTMAGNET,ANORDNUNG . . 175
A.4 EISENARMES KONZEPT, 176
A.5 HALBACH-KONZEPT 177
A.6 FLUSSKONZENTRATOR-KONZEPT 178
A.7 FLUSSKONZENTRATOR-PROTOTYP 179
A.8 FEDERSYSTEM 180
A.9 FLUSSKONZENTRAT,OR IN OPTIMIERTER AUSFUEHRUNG 181
B ABKUERZUNGEN UND FORMELZEICHEN 183
LITERATURVERZEICHNIS 189
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| series2 | Aachener Schriftenreihe zur elektromagnetischen Energiewandlung |
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| spellingShingle | Leßmann, Marc 1977- Anforderungsgerechte Auslegung eines linearen Direktantriebs für vollständig implantierbare Herzersatzsysteme = Requirement conform design of a direct linear drive for fully implantable total artificial hearts Aachener Schriftenreihe zur elektromagnetischen Energiewandlung Elektrolinearmotor (DE-588)4128077-5 gnd Künstliches Herz (DE-588)4033450-8 gnd Geräteentwicklung (DE-588)4267986-2 gnd Direktantrieb (DE-588)4528432-5 gnd |
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