摘要：目的基于新型磁悬浮Taylor-Couette血液剪切装置研究血管性血友病因子(von Willebrand Factor,VWF)的损伤规律。方法设计磁悬浮Taylor-Couette血液剪切装置,并搭建血液剪切平台:使用猪血在稳定层流状态下进行1 h循环测试;通过免疫蛋白印迹法和酶联免疫反应分析样品,评估血液VWF损伤。结果随着暴露时间或剪切应力的增加,与初始样品相比,有大量高分子量VWF多聚体降解为低分子量VWF,减少率最高可达56.9%。当剪切应力从18 Pa增加到55 Pa时,VWF活性与VWF抗原比值从45.7%降低到32.8%。结论VWF损伤主要表现为高分子量VWF减少和VWF活性降低,VWF总含量并未产生明显变化。该新型磁悬浮Taylor-Couette血液剪切装置能够定量控制相关参数(暴露时间和剪切应力),用于体外血液损伤研究,从而为体外膜肺氧合器和血泵的设计与优化提供参考。

摘要：目的采用计算流体力学(computational fluid dynamics, CFD)方法研究FDA标准离心血泵叶片倒角对流场和溶血的影响。方法针对FDA标准离心泵,模拟3个工况下水力学性能、流场形态、溶血指数等血泵关键性能,并进一步比较叶片结构有、无倒角时对前述模拟结果造成的影响。结果血泵叶轮倒角对血泵压头(无倒角特征与有倒角特征压头计算值最大百分比差异为57.38%)、流场等均有影响,从而导致溶血预测值也有显著差别(两者最大误差超过1个数量级)。结论对叶轮进行有倒角处理有助于优化血泵的性能。研究结果对更好使用CFD辅助血泵的血液相容性设计具有重要意义。

摘要：目的对BPX-80离心式血泵中剪切力引起血管性血友病因子(von Willebrand Factor,v WF)的损伤进行评价,判断其是否可以作为v WF损伤研究的参照泵。方法按照ASTM标准搭建体外溶血测试平台,使用新鲜猪血在此平台对BPX-80离心式血泵进行8 h测试,然后评估每小时血液样本的溶血水平和v WF损伤,并与静态对照组进行比较。结果在整个实验过程中,BPX-80的溶血指数保持稳定且较低;高分子量v WF多聚体有少量降解,与静置对照组相比无显著性差异;v WF抗原含量无明显变化,与静置对照组趋势基本一致。结论BPX-80离心式血泵血液相容性良好,可以作为v WF损伤以及溶血评价实验的基准参照泵,从而为新型血泵的设计与优化提供参考。

摘要：体外模拟循环系统（mock circulatory systems,MCS）是一个模拟人体循环系统血流动力学状态的试验平台,被广泛用于心室辅助装置和人工瓣膜等心血管人工器官的体外性能评价和生机电系统中的血流动力学响应研究。通过调整模拟心脏的驱动元件和模拟血管系统的集中参数元件,MCS可以模拟人体健康、运动、心力衰竭等不同生理状态的血流动力学特性。自1960年代至今,MCS研发目标从满足最基本的心室辅助装置或机械瓣膜的系统性能评价要求,已发展到能够复现局部重要器官的血流动力学状态。总结MCS目前的设计原则、系统搭建以及研究进展和未来展望。

摘要：人工心脏(血泵)应兼具优良的水力学性能和血液相容性,血泵性能的提升依赖于良好的优化设计方法。本文对近年离心式血泵优化设计相关的工作进行总结,首先回顾数值模拟方法的进展,高保真度的流场数值模拟是进行血泵优化设计的先决条件;接着主要从叶轮、蜗壳、间隙等方面概括优化设计的参数敏感性研究;总结优化设计常用的几种方法,包括参数敏感性研究、正交优化、机器学习/遗传算法、拓扑优化;最后提出血泵优化设计的展望及存在的挑战。研究结果可为未来的血泵优化设计工作提供有益的借鉴和参考。

摘要：目的人工心脏(又称血泵)作为挽救患者生命的医疗装置,须尽可能地小和轻,不妨碍病人进行日常生活和运动。目前可穿戴式血泵系统往往关注生理控制、无线传能或远程监控等技术领域,而在血泵本身的结构设计过程中尚未考虑其可穿戴性.现有的体外血泵绝大部分为离心式血泵,进出口管道相互垂直,显著增加了管道的长度和占用空间,不利于穿戴。本研究的目的在于增强血泵的可穿戴性。方法在前期课题组研发的离心式做悬浮血泵基础上,设计一种便携式体外离心血泵。

摘要：目的血液接触医疗设备中造成血液损伤的原因很多,对于一些金属材料制作的设备来说表面粗糙度是一个非常重要的因素。目前研究主要针对表面粗糙度对溶血的影响,对于其他血液成分研究较少。研究粗糙度对vWF的损伤规律。方法设计搭建一个基于滚压泵的循环实验平台使血液在一个封闭的回路内循环流动,同时将一些加工好的特定表面粗糙度的小块嵌入回路中,使得血液循环流经粗糙的表面,得到不同粗糙度的血液样品。

摘要：目的近年来,计算流体力学被广泛用于血泵的优化设计以及性能评价。旋转式叶轮机械在叶轮区域内常采用长宽比较大的结构网格,而在蜗壳区域一般采用非结构网格。在交接面处两种形式的网格尺度不完全匹配,会带来额外的数值耗散和误差。鉴于此,探究网格尺度失配对血泵流场和溶血预测的影响。

摘要：目的现代离心血泵通常设计有二次流道,以此来避免流动死区并降低血栓形成的风险。由于二次流道的存在,高心血泵中二次流和淄流的强度一般都较高:传统的泵设计理论对带有二次流道的血泵将不再适用。对于这类血泵而言,通常不存在设计变量和主要水力学参数之间的经验关系。通过改变主要设计变量,优化带有二次流道的离心磁悬浮血液泵的水力学和溶血性能,重点是降低湍流和二次流动的强度。方法以前期课题组研发的离心式臌悬浮血泵为基础。

摘要：目的迄今为止,雷诺平均方法(Reynols-average Navier-Stokes,RANS)是血泵内主流的淄流模拟方法与RANS方法相比,大涡模拟(larg-eddy simulation,LES)能更好的预测湍流流场的复杂结构。但是受限于巨大的计算成本,到目前为止,LES还没有被广泛用于辅助血泵的设计和优化。探索LES技术作为一种快速准确的工程方法来模拟旋转式血泵的潜力。