Pneumatic Model of Intra Aortic Balloon Pump
2025 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE credits
Student thesisAlternative title
Pneumatisk Model av Intra-Aortisk Ballongpump (Swedish)
Abstract [en]
This thesis presents the development and validation of a model designed to simulate dynamic transient gas behavior in an Intra Aortic Balloon Pump with the aim of reducing the reliance on physical experimentation. By utilizing non-linear springs and dampers, the model captures the necessary properties of the system while avoiding the complexity of viscoelastic models.
Experimental validation demonstrates strong agreement with observed behaviors, including overshoot magnitude, rise time, and plateau dynamics, though minor discrepancies in undershoot behavior and decay time highlight areas for further refinement captured enables system-wide analysis of key parameters such as the influence of varying internal resistance, tube volume, alternating drive pressure and varying external pressure and their impact on balloon inflation, component displacement, and flow dynamics. While certain physical phenomena, such as thermal effects and viscoelastic stress relaxation, were approximated or excluded, their impact was deemed negligible within the scope of this study. The inclusion of dynamic interactions between system components highlights the model's potential as a design and diagnostic tool.
The findings of this thesis provide a robust foundation for understanding and optimizing pneumatic models, offering valuable insights into their dynamic interactions and system-level behavior.
Future work will focus on incorporating thermal dynamics, modeling tube compliance together with a dynamic external pressures to enhance the model’s predictive accuracy and applicability to real-world scenarios.
Abstract [sv]
Denna rapport detaljerar utvecklingen och valideringen av en modell designad för att fånga de tidsberoende egenskaperna av gas inom en intraaortisk ballongpump. Projektets mål var att utveckla en modell som kan underlätta under produktutveckling och minimera beroendet av fysiska experiment.
Genom att använda icke-linjära komponenter kunde de viskoelastiska egenskaperna av inre komponenter visas utan behov av mer komplexa modeller. Den experimentella valideringen visar på en stark överenskommelse mellan modell och maskin och fångar viktiga egenskaper så som "overshoot",stigtid och absoluta tryckvärden medan mindre avviklser fortfarande existerar i undertrycks regionen, ett område som kräver fortsatt finslipning. De fångade egenskaperna är tillräckligt för att kunna studera systembreda egenskaper så som resistans, varierande drivtryck och alternerande yttre tryck. Somliga antaganden och simplifikationer har gjorts under utvecklingens gång så som termiska egenskaper och temperatur, vilket har visats sig vara tillräckligt för att fortfarande fånga de mest relevanta egenskaperna.
Rapporten detaljerar utvecklingsprocessen, valideringen och antaganden för att sedan uppvisa en exempelanvändning. Framtida utveckling kommer att fokusera på att minimera antagen som gjorts under processens gång och fortsatt utveckla det yttre trycket som agerar på modellen.
Place, publisher, year, edition, pages
2025. , p. 77
Series
TRITA-CBH-GRU ; 2025:016
Keywords [en]
IABP, IAB, Modelling, SimScape, Elasticicity, Pneumatic
National Category
Medical Engineering Applied Mechanics Medical Modelling and Simulation
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-361509OAI: oai:DiVA.org:kth-361509DiVA, id: diva2:1946215
External cooperation
Getinge AB
Subject / course
Medical Engineering
Educational program
Master of Science - Medical Engineering
Supervisors
Examiners
2025-04-142025-03-202025-04-14Bibliographically approved