摘要：设计一种用于人工心脏的非接触式涡电流位移传感器。针对人工心脏磁悬浮系统特有的钛合金隔层结构,采用有限元分析涡电流位移传感器磁场,得到其结构参数;同时研制能实时监控传感器线圈绕制的装置,以提高线圈阻抗的一致性。经对传感器性能测试,结果显示所设计的涡电流位移传感器标准偏差为3.8%,灵敏度高于10%,能满足人工心脏磁悬浮系统的要求。

摘要：提出了基于电磁场有限元分析技术,对磁悬浮人工心脏的驱动电机进行优化设计的方法。根据对人工脏器的设计要求,设计了一台单面轴隙式永磁无刷直流电机作为人工心脏的驱动电机。通过建立驱动电机的3D整体模型,研究电机气隙中的磁场分布。同时结合电机损耗的计算方法,以提高电机的总体效率、降低电机的整体尺寸为目标,对驱动电机的电机线圈、永磁体阵列的尺寸进行优化设计。仿真与计算得出的优化设计结果,可以为人工心脏的工程设计提供参考。

摘要：目的研究我国自主研发的第3代完全磁悬浮心室辅助装置(CH-VAD)对于心衰患者的循环辅助效果。方法建立一套体外模拟循环系统(mock circulatory system,MCS)。该系统能够模拟人体健康休息状态以及心力衰竭状态,并与CH-VAD协同工作,测试CH-VAD在连续流状态下的辅助效果。另外,对CH-VAD的搏动流控制方法进行测试,该模式采用正弦波速度波形,使CH-VAD的运行与MCS心室周期同步。结果 CH-VAD在正常连续流状态下能够使心衰状态的血流动力学参数(动脉压、心排量)恢复到正常范围。初步的搏动流测试结果显示,当前的速度搏动幅值对血流动力学影响较小,搏动流状态下与连续流状态所对应的平均动脉压、动脉脉压、平均心排量与心排量波形等差异不大。结论 CH-VAD能够通过搏动控制器产生一定程度的速度搏动,提供足够的心室辅助,并可以进一步改良优化,提供符合生理条件的搏动血流。所研制的MCS能够提供心室辅助装置以及其他机械循环辅助装置一个有效、可控的体外测试平台,是机械循环辅助装置设计、优化和验证的重要工具。

摘要：由于心室搏动产生的脉动流使得左心室辅助装置工作在脉动载荷下,导致电机转速会发生周期性波动,进而影响泵的效率和血液流动特性。针对左心室辅助装置设计了转速闭环控制方法以抑制脉动载荷引起的转速波动。仿真和试验表明在脉动载荷情况下有效地降低了转速波动范围,改善了左心室辅助装置性能。

摘要：磁悬浮人工心脏转子和定子间位移的检测一般采用电涡流技术实现,但覆盖于定子和转子表面的金属薄壳中产生的寄生电涡流会影响传感线圈特性,现有电涡流传感技术不再适用。经测试,电涡流位移传感线圈特性受覆盖于其表面的定子薄壳的影响尤其严重,甚至导致灵敏度改变符号。通过分析线圈阻抗受金属薄壳影响的规律,从检测原理与工作频率出发,讨论了现有电涡流传感技术的不足,给出了新的设计优化方法,对磁悬浮人工心脏的传感设计应用有指导性意义。

摘要：本研究的目的是研制用于心室辅助装置(Ventricular Assist Device,VAD)标准化体外性能测试的体外模拟循环系统(Mock Circulation System,MCS)。通过统计临床文献大数据,以涵盖文献中95%心力衰竭患者的生理参数的极值组合框定出MCS的测试条件矩阵。根据要求完成MCS元件设计,建立水力学回路,能够通过对生理参数的调节准确模拟不同的生理条件。同时集成传感仪器以及控制与数据采集模块,实现参数的实时运算和波形显示。最后将研制完成的MCS与待测VAD同步运行,模拟标称心衰状态下的VAD辅助性能实验。实验结果表明,MCS本身能够完全满足临床文献给出的测试条件,同时系统能够精准的模拟每一个生理参数的目标值。在VAD辅助性能实验中,待测VAD能够将系统流量和主动脉压恢复至健康生理范围。总而言之,本文研制的MCS能够满足ISO规定的VAD体外系统性能测试标准,提供科学有效的测试手段。同时,该MCS也能够提供VAD辅助下,循环系统的血流动力学变化的研究平台,具有重要的科学价值。

摘要：背景:心室辅助装置已广泛应用于心力衰竭患者的治疗。虽然有不同的血泵在国外应用于临床,却很少在国内应用,主要原因是其价格太高。因此在国内研制相对价格较低的能应用于临床的自主血泵迫在眉睫。目的:测试置入式磁悬浮离心心室辅助装置主体血泵的溶血性能。方法:通过计算流体力学方法,对磁悬浮离心式心室辅助装置主体血泵内部流场做初步分析。血泵在后负荷100mmHg(1mmHg=0.133kPa)、流量5L/min情况下,通过体外模拟血循环系统驱动羊血测试血泵体外溶血性能,计算血泵实际标准溶血指数NIH。结果与结论:在设计工况下计算流体力学结果显示血泵内部流线平稳,整个流道内部壁面剪切力均在68.5Pa以下,内部静压力分布均匀,过渡平稳,没有不良区域出现。体外溶血实验测得标准溶血指数NIH值为(0.075±0.017)mg/L。提示血泵驱动叶片及内部流道设计合理,同第3代血泵相比有较好溶血性能。血泵实验期间无不良状况发生,可以进行下一步长期的动物体内实验,进而评估血泵体内血流动力学性能和血泵置入对实验动物脏器的影响。

摘要：背景:磁悬浮离心血心室辅助装置独特的心尖插管设计,可以在心脏不停跳状态下完成左心室插管,明显缩短手术时间,避免体外循环的有害影响。目的:验证磁悬浮驱动离心式左心室辅助装置的在体可靠性。方法:将磁悬浮驱动离心式左心室辅助装置装置入口通过不停跳方式植入绵羊左心尖,出口与降主动脉吻合。手术前后行全血、生化以及血凝检查,期间不间断采集与辅助装置主体血心室辅助装置功能相关的数据,并做主要脏器宏观和病理检查。结果与结论:在体辅助38d期间辅助装置无机械故障发生,心室辅助装置的流入和流出道未见血栓沉积,血液和生化检查结果均在正常范围。实验羊无明显并发症,主要脏器宏观和病理检查表明无缺血或梗死。证实磁悬浮驱动离心式左心室辅助装置具有良好的在体血液相容性和可靠性。