植入式液力悬浮血泵悬浮稳定性和血液相容性研究

基本信息
批准号:51275461
项目类别:面上项目
资助金额:80.00
负责人:阮晓东
学科分类:
依托单位:浙江大学
批准年份:2012
结题年份:2016
起止时间:2013-01-01 - 2016-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:丁凡,韩青,黄峰,李寰,傅阳,胡维岩,范灏,张浩
关键词:
血液相容性流体动压悬浮人工血泵
结项摘要

Implantable artificial blood pump as an alternative to heart transplantation has met high safety and reliability requirement. Since blood pump with hydrodynamic bearing have noncontacting wearness, the safety and reliability are enhanced. The project starts from the mechanism of hydrodynamic bearing forming, and then gives the relationship between micrometer scales of lubrication structure and load-carrying capacity, stability, researches the effect of fluid parameters such as pressure, velocity and viscosity and in vitro vibration on hydrodynamic suspension characteristics and stability, establishes the flow models of non-Newtonian fluid on the order of micrometers, reveals the instability rules of hydrodynamic suspending pressure; studies on the relationship between kinetic or structural parameters such as velocity, the scales of lubrication films and shear force, researches on the change law of blood temperature and viscosity in the gap, studies the mechanics behavior of blood and solid boundary interface, reveals the influence of structural, kinetic parameters and interface properties on hemocompatibility i.e. hemolysis, thrombus; develops the study on mock circulation system, which is macroscopic similar to human blood circulation system, researches on the performance of different physiological condition for the blood pump with hydrodynamic bearing; all the above researches are in order to instruct the design and optimization of implantable blood pump with hydrodynamic bearing.

植入式人工血泵作为心脏的永久替代体,对其安全性和可靠性提出了很高要求。液力悬浮式血泵采用液体动压悬浮,无机械磨损,大大提高了血泵系统的安全性和可靠性。本项目从液力悬浮形成机理入手,研究结构参数及脉动流动对悬浮特性以及动压稳定性的影响,揭示悬浮形成、稳定及破坏的变化规律;研究旋转速度、间隙结构、表面特性等运动和结构参数与血液剪切力之间的关系,建立结构、流动参数和界面性质对溶血、凝血等生理属性的影响关系;建立以最大稳定悬浮力和最小血液破坏及最快血液更新为目标的优化设计准则,形成一套防溶血、血栓且稳定悬浮的支承设计方法;开展与人体血液循环系统宏观相似的模拟循环试验研究,研究液力悬浮血泵在不同生理条件下的性能;上述研究用以指导植入式液力悬浮血泵的设计和优化。

项目摘要

植入式人工血泵作为心脏的永久替代体,已成为治疗心脏衰竭的重要手段,对其安全性和可靠性也提出了很高的要求。为了解决血泵植入后产生的溶血、血栓等血液相容性问题,新一代的人工血泵采用液体动压悬浮设计,降低了机械接触带来的血液损伤,大大提高了血泵系统的安全性和可靠性。本项目从液力悬浮形成机理入手,首先对于液力悬浮式血泵悬浮机理和稳定性开展了深入的研究,在此基础上提出了新型螺旋槽结构和周向分布楔形间隙液力悬浮结构等多种悬浮方案,建立了基于流动更新的悬浮支承设计方法,并设计制造了植入式液力悬浮血泵样机;同时对于血泵的血液相容性也进行了理论和实验研究;其次开展了体外模拟循环测试系统及生理控制研究,建立了与人体血液循环系统宏观相似的体外模拟循环系统试验台,实现了循环系统多种生理和病理状态的模拟,用于临床试验前血泵的基本性能测试;最后开展了植入式液力悬浮血泵系统集成的相关研究,建立了包含血泵转速调制生理控制器、无线能量传输系统等在内的完整的植入式血泵系统。本项目共发表论文9篇,其中SCI论文8篇;授权发明专利2项,培养了博士后1名,博士生2名,硕士生2名。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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