磁力驱动轴流血泵溶血实验和动物实验

目的对研制开发的一种新型的磁力外驱动轴流式心室辅助血泵的血液相容性能进行测试。方法利用特制血袋作为模拟循环管道,羊血作为循环介质,采用标准溶血指数衡量体外溶血实验性能。通过3只山羊12h在体实验衡量其在体适应性。结果实验测得轴流血泵体外实验标准溶血指数(NIH)为(0.158±0.043)mg/L。3例实验动物12h在体辅助无机械故障,血泵辅助后实验动物血液中游离血红蛋白(FHb)开始上升,最高达到164.8mg/L。结论磁力外驱动轴流血泵实验结果比较理想,值得进一步改进。     

一种植入式磁悬浮离心血泵的体外流体力学实验研究

通过体外模拟循环实验台对一种植入式磁悬浮离心血泵进行体外流体力学实验.以新鲜羊血为循环介质,通过体外循环台测定在后负荷为100 mmHg,血泵在不同转速下的输出量；通过控制血泵的转速,测定在固定泵速下不同后负荷下的输出量.血泵测试工作电压为24V,电流波动于0.3～0.75 A.血泵功率为7.2～18W.在后负荷为10...     

磁驱动血泵溶血分析

测试磁驱动轴流心室辅助装置主体血泵溶血性能。利用计算流体力学(CFD)软件ANSYS,基于红细胞受到切应力和相应曝光时间的计算溶血方法预测血泵溶血性能,计算红细胞粒子随着时间推移在血泵内运动轨迹上受到破坏程度。通过体外模拟循环实验实际测试血泵体外溶血性能,计算得到血泵实际标准溶血指数。CFD计算结果转化的标准溶血指数与实际体外实验结果比较相差较大,与CFD计算简化和实际计算循环周期有很大关系。磁驱动轴流心室辅助装置主体血泵有较好的实际溶血性能,血泵实验期间无不良状况发生,可以进行进一步实验。     

一种植入式磁悬浮离心血泵的体外流体力学实验研究

通过体外模拟循环实验台对一种植入式磁悬浮离心血泵进行体外流体力学实验。以新鲜羊血为循环介质,通过体外循环台测定在后负荷为100 mmHg,血泵在不同转速下的输出量;通过控制血泵的转速,测定在固定泵速下不同后负荷下的输出量。血泵测试工作电压为24 V,电流波动于0.3～0.75 A。血泵功率为7.2～18 W。在后负荷为100 mmHg下,泵速在2 900～3 900 rpm,输出流量为3～7.1 L/min。泵速为2500～3 500 rpm,血泵在后负荷69～163 mmHg下输出流量为1.02～5.87 L/min。在固定的转速下血泵的压力-流量呈负相关关系。体外实验血泵工作性能稳定,可以满足成人心室辅助的需求。血泵功率偏高仍需要进一步改进。     

新型电磁搏动式血泵的实验研究

目的探究一种新型电磁搏动式血泵的动力输出性能及血液相容性。方法首先通过建立理论模型对该血泵驱动力进行分析,并基于该模型计算出满足条件的实验驱动电压。设计体外模拟循环实验,对新型血泵的输出流量和输出压力特性及血泵的体外溶血性能进行初步实验研究。结果实验测得当血泵后负荷为73.5 mmHg(9.78 kPa, 1 mmHg=0.133 kPa)、驱动电压达到35 V、搏动频率为75/min时,实际输出的流量为3.18 L/min,可以提供高压132 mmHg(17.56 kPa)、低压66 mmHg(8.78 kPa)、平均压力98 mmHg(13.03 kPa),体外实验标准溶血指数(normalized index of haematolysis, NIH)为(0.049 15±0.003 75) mg/dL。结论该新型搏动式血泵能够满足离体器官灌注和体外循环短期辅助的临床要求,对体外循环血泵的发展具有重要意义。     

离心血泵内部流场数字模拟及溶血分析

血泵是心脏辅助循环装置的核心部件之一,其运行过程中所产生的血栓和溶血超出安全范围将会引发多种并发症,严重者甚至危及病人生命,因此血栓和溶血问题是衡量血泵性能的重要指标也是血泵的重要研究课题。研究表明,溶血主要是由血泵内叶轮的机械运动及血液的复杂流动的高剪切力引起。因此溶血多出现在血液与固壁接触面上及复杂流动的流体问。本次研究的目的是要探索用数值模拟的方法分析离心血泵内部的流场及溶血情况,在研究中通过与上海某医院合作实验采集一种叶片式离心血泵运行过程中的实验数据,再对该叶片式离心血泵内部流场进行数值模拟,通过对比血泵实际运行情况与数值计算结果对其内部血栓和溶血问题进行系统的分析研究,最终数值模拟分析的情况与该血泵在实际运行中的血栓和溶血情况基本相符。通过本次研究探索用数值模拟的方法对血泵的血栓和溶血现象进行分析,特别是对溶血现象进行一定程度的定量分析,此分析结果及分析方法可为血泵优化及临床应用做方法指导之用。     

自制轴流血泵溶血实验

在XZ-Ⅱ型轴流血泵基础上,通过计算机流体辅助设计,改进研制出XZ-ⅡA型轴流血泵,之前对其结构、材料、产热和动力学输出性能等做过论述[1],但是其体外溶血性能以及在体适应性都没有检测。这里通过体外模拟循环实验,初步检测XZ-ⅡA型轴流血泵体外溶血性能,通过动物在体实验衡量其在体适应性。试验测得XZ-ⅡA型轴流血泵体外实验NIH值为(0.0473±0.0165)mg/dL。四例实验动物16h在体辅助无机械故障,血泵辅助后实验动物血液FHb开始上升,平均最高达到(32.06±4.64)mg/dL。XZ-ⅡA型轴流血泵实验结果与国外同类型血泵比较不是很理想,应用于临床前仍需做大量改进。     

基于CFD的离心式人工心脏泵的溶血预测方法

溶血的定量评价对于人工心脏泵的设计和研究十分重要.本研究应用CFD（computational fluid dynamics）技术,针对两种叶轮设计的离心血泵进行了数值模拟,计算得到了其内部的流线分布.根据溶血、切应力和暴露时间三者之间的幂函数模型,对血泵的溶血进行了预测.最后,用溶血实验结果进行了验证.结果表明,在相同的边界条件下,流线型叶轮泵内的溶血值要小于直叶片叶轮泵,与溶血实验结果一致.可见,应用CFD实现溶血的定量计算是可行的,溶血、切应力和暴露时间之间的幂函数模型能较好地反映血泵的溶血性能.     

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100 mm Hg     (1 mm Hg=0.133 kPa)、流量5 L/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68.5 Pa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。     

基于fluent离心式血泵内流场仿真与结构优化

提高溶血性能,降低溶血率作为血泵性能优化的一个重要指标,对血泵的结构优化具有重要的指导意义。本文基于一款离心式血泵通过使用计算流体力学（CFD）技术,采用非结构化网格、N-S方程和标准K-ε湍流模型在fluent中模拟分析出不同工况下血泵流场内部的剪切力场、压力场等重要参数并根据叶轮流场数据分析,提出了4种不同的结构优化方案;并基于三维快速溶血预估模型计算出不同流量、不同叶轮结构下血泵的溶血性能。仿真结果显示:当叶片与叶轮径向夹角为45°,流量达到5 L/min、转速为2 100 r/min时,扬程为115 mmHg,溶血率达到0.022 1 g/100 L,优化后模型较原模型溶血率提升40.9%,满足人体泵血生理需求。实验结果显示:选用优化后结构进行实验分析,得到扬程的实验数据与仿真数据相互验证,进一步证实了该仿真结果的准确性。     

Feasibility of a miniature centrifugal rotary blood pump for low-flow circulation in children and infants

In this study, a seal-less, tiny centrifugal rotary blood pump was designed for low-flow circulatory support in children and infants. The design was targeted to yield a compact and priming volume of 5 ml with a flow rate of 0.5-4 l/min against a head pressure of 40-100 mm Hg. To meet the design requirements, the first prototype had an impeller diameter of 30 mm with six straight vanes. The impeller was supported with a needle-type hydrodynamic bearing and was driven with a six-pole radial magnetic driver. The external pump dimensions included a pump head height of 20 mm, diameter of 49 mm, and priming volume of 5 ml. The weight was 150 g, including the motor driver. In the mock circulatory loop, using fresh porcine blood, the pump yielded a flow of 0.5-4.0 l/min against a head pressure of 40-100 mm Hg at a rotational speed of 1800-4000 rpm using 1/4" inflow and outflow conduits. The maximum flow and head pressure of 5.25 l/min and 244 mm Hg, respectively, were obtained at a rotational speed of 4400 rpm. The maximum electrical-to-hydraulic efficiency occurred at a flow rate of 1.5-3.5 l/min and at a rotational speed of 2000-4400 rpm. The normalized index of hemolysis, which was evaluated using fresh porcine blood, was 0.0076 g/100 l with the impeller in the down-mode and a bearing clearance of 0.1 mm. Further refinement in the bearing and magnetic coupler are required to improve the hemolytic performance of the pump. The durability of the needle-type hydrodynamic bearing and antithrombotic performance of the pump will be performed before clinical applications. The tiny centrifugal blood pump meets the flow requirements necessary to support the circulation of pediatric patients.     

五种叶轮血泵体外溶血试验的研究

血泵的标准溶血指数反映了它对血液的破坏程度，是衡量血泵性能的一个重要指标，选用I型离心，II型轴流，磁耦合，I型和II型螺旋混流5种叶轮血泵，用新鲜抗凝羊血500ml，平均压力100mmHg，流量5L／min,在转泵0，0．5，1．0…4．0h后，测量血浆游离血红蛋白含量和血泵出口处的表面温度，计算标准溶血指数。结果表明，5种血泵的转速，温度变化与溶血指数是没有直接关系的，由结构形成的运动流场是对血液造成破坏的主要原因。本文对5种血泵的温度变化，转速和溶血之间的关系做一探讨。     

Erythrocyte Fragment Count Predicts Hemolysis in Roller Pumps

Objective： Hemolysis in blood pumps has been measured by various in vitro test methods, in which normalized index of hemolysis （NIH） was established. As NIH is complicated and difficult to calculate, erythrocyte fragment count is proposed in the present study to predict hemolysis in roller pumps. Methods： Five paired in vitro tests were conducted using the POLYSTAN pediatric pump（group A） and COBE pump（ group B）. Ten whole blood samples （400 ml ） were circled in the roller pump for 16 h. Erythrocyte fragments count and plasma-free hemoglobin （FHb） were measured before pumping and every two hours through circulation after four-hour-pumping. The morphological changes of erythrocyte were observed by scanning electron microscope. Results： The two groups＇ EFC and FHb levels were increased linearly during a long duration of pumping and linear regression of erythrocyte fragments count and plasma-free hemoglobin were correlated. Conclusion： Erythrocyte fragments count could be used as an index in evaluating the in vitro hemolytic properties of blood pumps.     

血细胞碎片计数评价滚压泵溶血的意义

探讨血细胞碎片计数在血泵离体实验中的意义.分别采用POLYSTAN和COBE滚压泵,对血样本各作5次16 h离体长时间转流实验.转流前血样本作对照组、转流后4 h第1次抽取血标本,以后每隔2 h抽取1次血标本.检测指标:血细胞碎片计数、游离血红蛋白和红细胞形态学电镜观察.结果发现:分别用两种滚压泵转流后,血细胞碎片计数值均随转流时间延长而呈线性逐渐增加,各时点值与前一时点相比,有显著差异(P＜0.05).两组游离血红蛋白量也随转流时间延长而呈线性增加.血细胞碎片计数与游离血红蛋白呈直线回归相关关系.红细胞形态学电镜观察亦表明,转流时间越长,红细胞损伤越严重.实验结果提示,在滚压式血泵离体转流实验中,血细胞碎片计数可以作为一项评价血泵离体溶血性能的方便、客观指标.     

轴流式血泵溶血数学模型的探究

溶血的定量评价对于血泵的设计和研究十分重要,而建立血泵溶血的数学模型,对于血泵溶血的预测,提高其血液相容性具有十分重要作用.本文在分析与血泵溶血相关因素的基础上,首先从能量守恒定律确定轴流式血泵叶轮驱动力的输出功可分两部分提供给血液：用于提高血液压力的能量以及用作血液溶血的能量.然后采用动力系统转矩方程和能量方程,建立血泵辅助循环溶血模型.最终建立了能够定量评价血泵在不同工作状态下（正常状态和抽吸状态）溶血程度的数学公式.本文对轴流式血泵的溶血问题提供了新的研究思路,将对血泵及其控制系统的改进提供重要的依据.     

The effects of impact on the CorAide ventricular assist device

To assess the effects of impact on the performance and durability of the CorAide ventricular assist device, three different simulations were performed. The first involved dropping a nonoperating pump onto a hardwood surface from 3.25 ft, the second and third tests by dropping from 4 and 13 ft, while the CorAide pump operated in a mock circulatory loop. The boxed pump and mock circulatory loop were dropped onto padding in three different orientations, causing loading in the following directions: radial direction, axial direction toward the secondary impeller, and axial direction toward the primary impeller. The padding thickness was adjusted and the drop height was selected so that the measured parameters were comparable with chest accelerations from published automotive test data for survivable crashes. In vitro performance testing of the pump, visual inspection, and magnetic strength of the rotating assembly were done before and after each test. No changes in pump performance or magnet strength resulted, and no pump component damage resulted from the testing.