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往复式电磁铁驱动搏动式血泵的可行性研究
目的 为了得到更适合血液循环的动力装置,提出一种用于体外膜肺氧合(extracorporeal membrane oxygenation,ECMO)系统由电磁铁驱动的搏动式血泵,并研究其可行性.方法 首先利用电磁原理设计出电磁驱动机构,主要部件包括对称的两个电磁铁和压簧,两个电磁铁交替通电下使得动铁芯往复运动;利用容积控制原理,泵腔在动铁芯的驱动下收缩舒张;然后根据上述原理设计出血泵模型,包括电磁驱动部件和泵腔;后建立包括血泵、电路控制部分、示波器、加速度传感器、输入输出管路和储液池的试验台,对血泵模型进行驱动力和流量输出测试.结果 血泵模型在通电电压7～12 V时动铁芯的初始驱动力为2.97～8.00 N.血泵模型产生的初始驱动力与工作电压呈正相关非线性关系,当通入电压12 V时血泵模型初始驱动力满足要求.当前压与后压为0、频率80次/min、工作电压7～12 V时的流量输出为0.97～3.81 L/min.当前压与后压为0,工作电压12 V、频率60～90次/min时的流量输出为3.1～3.8 L/min.当工作电压12 V、频率80次/min、前压0～40 cmH2 O和后压50～110 cmH2 O时的流量输出为0.55～3.59 L/min.血泵流量与工作电压和频率呈正相关,与后压呈负相关,与前压无显著性相关.结论 往复式电磁铁驱动搏动式血泵基本满足ECMO临床要求,具有广泛的应用前景,对体外循环血泵的发展具有重要意义,但仍需进一步研究和改进.
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短期辅助用直流电磁驱动搏动式血泵设计与测试
设计一种直流电磁驱动搏动式血泵并测试样机性能指标.首先,提出一种通过直流螺线管使永磁体进行往复直线运动的驱动方法,并通过螺线管内部磁场的数值模拟设计内部磁场趋于匀强磁场的补偿螺线管结构,结合两者设计直流电磁驱动搏动式血泵.然后,通过制作样机并搭建加速度实验台,测量接入不同直流电流时血泵样机可提供的磁力驱动力,并验证通电螺线管发热问题.后,搭建流量实验台,在前、后负荷范围分别为5 ～ 30和50～80 mmHg的情况下,测量血泵样机的流量性能指标.血泵样机提供的磁力驱动力与电流呈正相关线性关系,并且在接入2.7A的电流时,其数值大小即可满足驱动要求;在接入的直流电流为2.7A且血泵驱动频率为80次·min-1时,一方面通电螺线管与血液接触的内表面温度上升1℃后平稳在27℃,另一方面除了前、后负荷压差达到70 mmHg及以上,血泵样机流量均大于3.0 L·min-1.该直流电磁驱动血泵满足离体器官灌注和体外循环短期辅助的临床要求,且对体外循环血泵的发展具有重要意义.
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磁耦合驱动搏动式血泵的可行性研究
目的 提出一种磁耦合驱动搏动式血泵结构并验证其可行性.方法 基于磁场传递往复作用力模型以及推拉互挽式结构设计磁耦合驱动搏动血泵,通过建立磁力驱动模型,计算耦合力大小,制作样机并对样机进行体外循环模拟试验,获得压力和流量实验数据.结果 采用生理盐水作为循环介质,固定后负荷,增加前负荷,血泵输出量减少,没有明显线性趋势;固定前负荷,增加后负荷,血泵输出量减少,且具有一定线性趋势.设置驱动频率为75次/min时,调节前、后负荷改变范围分别为0.665 ～3.990 kPa(5～30 mmHg)和5.320 ～ 11.970 kPa(5 ～ 30 mmHg),可使输出量在保证线性关系条件下达到2.0～3.1 L/min.结论 该搏动式血泵流体力学特性基本满足体外膜肺循环的需要,仍需进一步研究和改进;研究结果具有重要的应用前景,尤其对替代目前临床体外膜肺氧合设备的血泵装置具有重要意义.
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搏动式心脏辅助装置体外模拟试验的建立及实验研究
目的:在体外模拟循环实验台测试搏动式血泵的流体力学特性,并通过动物实验论证其可行性,为进一步的临床性研究提供依据. 方法:分别利用水和林格氏液作为循环介质,模拟体外循环条件,观察体外模拟循环试验前、后负荷的变化对输出量的影响,并通过动物实验加以论证. 结果:在固定前负荷不变的情况下,增大后负荷可使心输出量逐渐下降,而保持后负荷不变的情况下,逐渐加大前负荷,输出量增加不明显.设定前负荷的改变范围为10～50 mmHg,后负荷的改变范围为60～110 mmHg,测出相应输出量的变化为4.0～5.9L.后期动物实验结果表明该搏动式血泵对心衰猪的心脏功能有一定的辅助作用. 结论:搏动式血泵对后负荷增加表现出明显的流量抑制效应,而对前负荷反应则不明显,动物实验亦证实了其有一定的可行性.
