消化道磁悬浮胶囊机器人模型及控制系统

通过分析现有胶囊内窥镜的功能及工作方式,发现传统胶囊内窥镜存在可控性差、图像分析工作量大、运动模式及功能单一等缺点.本研究提出一种基于磁悬浮控制技术的胶囊机器人,并介绍配套的检测平台模型,该模型能够实现胶囊机器人悬浮于设定高度并可调整角度.该胶囊机器人有望应用于人体消化道图像筛查、病变部位活检取样、小剂量针对性定点释药等.     

磁悬浮式带辅助支点离心血泵的可行性研究

提出带一个辅助支点的磁悬浮内置电机式离心血泵，泵出口采用了全新的设计方法，泵进出口及叶轮在一条轴线上，使血泵的流体结构较为合理。陶瓷滚珠支承使泵运行更稳定，可承受更大的负荷，且陶瓷在血液中不会被腐蚀，和血液相容性较好。在此基础上对血泵性能进行了测试，初步实验表明该泵的性能良好，其物理特性能满足临床体外循环及辅助循环的需要。     

体外循环用血泵研究进展

本文在阐述体外循环原理及临床意义的基础上,简单介绍了体外循环用血泵的原理、特点以及关键技术评价指标,重点分析了离心血泵的发展历史,及二代、三代离心血泵磁力驱动的工作原理和特点。第二代血泵采用圆盘形磁力耦合器驱动方式,其永磁体采用组合拉推式结构。第三代血泵是在第二代血泵的基础上增加了磁悬浮系统。最后展望了体外循环用离心血泵的发展趋势。     

采用永磁悬浮的永久性左心室辅助装置

研制出一台采用永磁轴承的左心室辅助装置（LVAD）。该装置包括一个定子和一个转子，采用径向驱动方式；转子包括驱动磁钢和叶轮，电机定子线圈和泵壳组成定子。装置设计采用了一种特殊结构的永磁轴承。转子的位置测量表明，转子稳定悬浮的前提条件是必须有较高的转速（大于3250r／min）且流量大于1L/min。用猪血为介质所做的液动力测试表明，当转速达到3500r／min～4000r／min时，血泵输出流量达到4L/min～6L/min，输出压力达到100mmHg。该装置重200g，最大处直径为40mm。     

一种新型可植入式磁悬浮离心血泵的温度场分析

研究一种新型可植入式磁悬浮离心血泵的温度场情况.采用计算机辅助设计工具设计一种磁悬浮离心血泵,对血泵模型进行简化处理后导入到有限元分析软件中进行温度场分析.结果表明:在标准负荷下电机约在开始运转后250 s达到热平衡.血泵温升最高处为电机绕组,最高温度38.4℃,其次为铁心部分温度为38.3℃.血泵整体温升均不超过2℃.在设定的最大运转负荷状态下电机也在250 s达到热平衡.温升最高处仍为电机绕组,局部最高温度为39.963℃.与血液相接触的泵壳最高温度为39.3℃.血泵在标准负荷下温升符合要求.在最大负荷状态下电机绕组与铁芯温升超过要求,但可以通过减少电机产热,改良为上下双电机及增加上泵壳下血流量来减少局部过热问题.     

CH-VAD左心辅助装置动物体内实验研究

验证磁悬浮左心辅助装置(CH-VAD)动物体内植入后的安全性及可靠性。选择健康雄性绵羊6只,经麻醉诱导、呼吸插管后开胸,在心脏不停跳的情况下开通由左心尖到辅助装置,再到降主动脉的辅助循环通路。术后常规予以密切监护及抗凝治疗,持续监测装置运行状况,实验动物在术前及术后分别进行细胞学及血液生化指标检测。实验观察结束后,动物予以安乐死,进行尸检及组织病理检查。6例实验动物中:2例因室颤或窒息死亡,1例因肺部感染于20 d终止观察,2例观察至实验结束(60 d)后取材进行病理检查,1例60 d后继续观察并因肺部感染于135 d终止实验。对成功植入的实验动物进行有效观察,装置悬浮状态良好,运转正常;CH-VAD植入后,细胞学及血液生化检查均在正常范围内。尸解及组织病理检查发现:2例存活 20和135 d的动物,出现肺炎和肾脏多发性梗死;2例存活 60 d的动物,出现肾脏单发小梗死,其余脏器未见明显异常。该实验为CH-VAD临床前评价及临床操作提供理论及技术支持,并证明其具有相对稳定的工作性能;提出建立左心辅助装置临床前评价标准的思路和想法,为后期装置的植入及临床操作提供研究的方向。     

基于PWM的血泵调速控制系统设计及检测

目的设计基于ML4428的血泵PWM逆变器的双闭环调速控制器.利用最优PWM调法和针对ML4428调速电压受限的特点,考虑到在某些环境内可能达不到理想的调速范围这一因素,本文介绍了一种带有电压转换功能的PWM调速模块设计.方法模块使超出芯片调速范围的电压信号通过比较、编码,通过数字电子网络转换成为规定范围内的电压信号,实现血泵转速的PWM调制.基于此模块,分别在血泵控制电压恒定、入口压力恒定条件下,进行了一系列血泵转速检测试验.结果血泵可以在5～24V之间凋整转速;额定工作控制状态下,即血泵入口压力固定在22mmHg、控制电压22V情况下,得到了血泵转数8000r/min,出口压力100mmHg,流量为5L/min的对应关系,测量结果可以满足初期设计的调速要求.     

磁悬浮关节:一种新的人工关节设计

Background Artificial joints present certain problems such as osteal absorption and lysis induced by wear debris which leads to loosening of the prosthesis over a period of time. Here we propose a design of an artificial magnetic suspension joint that was prepared by integrating the medical theories of modern material science, magnetism, and medical physics.Methods According to clinical characteristic of biological and mechanical for hip joint, we designed the appearance and dimensions of magnetic suspension joint and placed neodymium-iron-boron permanent magnets in the prosthesis.As the same time, we performed mechanical and biological experiments using artificial magnetic suspension hip joints models.Results By simulated the human hip structure and the external load, we discovered the artificial magnetic suspension hip joints models had much lesser amount and size of wear debris than the ceramic/ceramic artificial hip joint prosthesis in friction wear tests. The force between the artificial joints with magnetic materials that we have calculated is feasible for application of artificial joint. The design of artificial magnetic suspension hip joints models was plausible technically and safe biologically.Conclusion Artificial magnetic suspension hip joints may effectively reduce the incidence of the loosening of prosthesis over a period of time.     

磁悬浮离心式心室辅助装置的体外溶血测试

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。     

人工心脏——直叶片非搏动流单心室辅助泵

尽管搏动流叶轮式辅助泵和伞人工心脏叶轮泵的研制,以及流线型叶轮叶片的应用取得了进展,但是到现在为止最佳的结果是直叶片非搏动流单心室辅助泵取得的。之前按仿生原理所做的所有努力似乎是徒劳的,文章回顾过去25年里人工心脏研究与发展中的一些重要成就,并且与读者分享作者的经验。