世界范圍內(nèi),心血管疾病嚴重危害人類的健康,由其導致的死亡率正在逐年增加。心律失常是血管疾病常見的臨床表現(xiàn)形式之一,心臟導管射頻消融手術(shù)是治療該疾病的主要微創(chuàng)式手術(shù)。傳統(tǒng)的導管介入操作在器械靈活可控性、導管遠端精確定位以及消融操作安全性等方面亟待提升。本文研制了絲驅(qū)動可控柔性導管及其驅(qū)動機構(gòu),建立了絲耦合的柔性導管力學模型,研制了多自由度力傳感器,并開展了實驗驗證工作。具體內(nèi)容如下:研制了基于彈性骨架的絲驅(qū)動可控柔性導管以及多自由度導管驅(qū)動機構(gòu)。設計并研制了基于彈簧骨架的和基于鎳鈦合金片骨架的導管樣機,設計并研制了集成雙鋼絲驅(qū)動及導管旋轉(zhuǎn)自由度的3自由度驅(qū)動機構(gòu)。建立基于梁理論的柔性導管力學模型,引入了絲耦合的交互模型。應用Cosserat梁理論來描述柔性骨架的大變形特性,采用非線性有限元方法分析了絲耦合的柔性導管彎曲變形,并通過實驗驗證了理論模型和有限元模型的精確性。研制了基于布拉格光纖光柵(FBG)感知應變原理的導管遠端力反饋傳感器。設計并研制了基于預拉伸的FBG和彈簧式彈性體的軸向力傳感器,設計并研制了基于三根FBG和3D打印復合材料彈性體的側(cè)向力傳感器,開展實驗研究驗證力傳感器的...

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景和意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 柔性導管
        1.2.2 導管建模
        1.2.3 導管感知
    1.3 課題主要研究內(nèi)容
第2章 柔性可控導管及驅(qū)動機構(gòu)設計
    2.1 引言
    2.2 設計目標
        2.2.1 導管設計需求
        2.2.2 驅(qū)動機構(gòu)設計需求
    2.3 柔性可控導管設計
        2.3.1 彈簧骨架型可控導管設計
        2.3.2 片骨架型可控導管設計
    2.4 驅(qū)動機構(gòu)設計
        2.4.1 1-DOF導管驅(qū)動機構(gòu)的設計
        2.4.2 3-DOF導管驅(qū)動機構(gòu)的設計
    2.5 本章小結(jié)
第3章 柔性導管力學建模
    3.1 引言
    3.2 建模方法介紹
        3.2.1 梁理論建模方法
        3.2.2 有限元建模方法
    3.3 基于Cosserat梁理論的柔性導管精確建模
    3.4 有限元建模分析
    3.5 本章小結(jié)
第4章 基于FBG的導管遠端力反饋技術(shù)
    4.1 引言
    4.2 FBG傳感器系統(tǒng)介紹
    4.3 基于FBG微形變檢測的軸向力傳感器設計
        4.3.1 彈性體設計
        4.3.2 軸向力傳感器裝配
    4.4 基于FBG微形變檢測的側(cè)向力傳感器設計
        4.4.1 彈性體設計
        4.4.2 側(cè)向力傳感器裝配
    4.5 本章小結(jié)
第5章 實驗研究
    5.1 引言
    5.2 彈簧骨架型可控導管實驗
        5.2.1 實驗平臺組成
        5.2.2 彈簧骨架型可控導管實驗
        5.2.3 實驗結(jié)果與數(shù)據(jù)分析
    5.3 片骨架型可控導管實驗
        5.3.1 實驗平臺組成
        5.3.2 片骨架型可控導管實驗
        5.3.3 實驗結(jié)果與數(shù)據(jù)分析
    5.4 傳感器實驗
        5.4.1 軸向力傳感器實驗
        5.4.2 側(cè)向力傳感器實驗
    5.5 靶點定位實驗
        5.5.1 實驗平臺組成
        5.5.2 實驗方案
        5.5.3 實驗結(jié)果與數(shù)據(jù)分析
    5.6 本章小節(jié)
結(jié)論
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文和獲得的科研成果
致謝



本文編號：3964942