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电磁血泵的研制及体外模拟实验

杨剑  
【摘要】: 心室辅助装置(VAD)是临床上用来辅助衰竭心脏,维持全 身循环功能的一种装置。血泵是心室辅助装置的核心组成部分, 随着心脏外科的不断发展,诞生了各种不同类型的血泵。国内 关于血泵的研究工作起步较晚,我们与西安交通大学共同设计、 研制了以电磁为动力的小型推板式一次性血泵,同时在体外模 拟实验台上对电磁血泵的血流动力学性能进行测试,结果表明 其原理可行,性能良好,能满足临床生理所需流量、压力要求, 调节方便,可实现一次性使用。本研究内容包括二部分: 第一部分 电磁血泵的研制 血泵整体系统: 血泵整体系统由控制装置、血泵主体和连接管组成,控制 装置可调节血泵工作的电压及频率,血泵主体通过连接管外接 第四军医人学硕士学位论文 一 模拟实验台进行测试。 血泵的内部结构 电磁血泵泵体为不锈钢制,波纹管部分采用医用塑料制成, 外:。有弹簧加强承重能力和弹性,在波纹管内部两端各有一个 瓣膜,磁力电机组通过推力盘与血泵相连,二者之间有支杆起 固定作用。血泵内部与血液接触部分由镍锰合金、瓣膜等材料 构成,具有良好的血液相容性。泵体全长35 CI几 出。及入。 径均为 l·2 c”· 控制装置部分 血泵控制装置部分包括电源、控制系统、驱动电路、逆变 主回路和调节面板等部分。电源采用24V交流电(通过内置变 压器由220V交流电转换),汇编语言编写的调控程序固化至控 制系统内部,经由驱动电路和逆变主回路,作用于振动电机, 可对血泵的工作电压和频率进行调节,调控程序经外部调节面 板发挥调节作用,调节面板共设四档,其频率分别为0.2、4、 20、30 HZ,有增加、减少、复位按键可调节电压大JJ、,每档电 压逐次递增5%,共可调节10级。 电磁血泵工作的基本原理 电磁血泵采用动圈式振动电机作为驱动装置,其结构包括 动圈和闭合磁路(由磁钢和静子部分构成)两部分。当线图通 4;4N 第四军匠人学硕士学位论文 一 以交流电流时,处在恒定磁场中的载流线圈就会在莱一平衡位 置附近作周期性的振动运动,带动血泵工作容积周期性变化, 挤压波纹管,在泵体内产生压力。由于压力吸引,血液在泵体 内运动,内置的两个瓣膜使血流由下到上呈单方向性,完成对 血液的输送工作,从而起到。C室泵的作用。 电磁血泵空载运行测试 用数字式示波器对电磁血泵进行空载测试,观察0.2、4、 20 HZ时不同占空比的实验波形,结果显示:这台直线电机变 频电源能够输出所设计的0.2、4、20 HZ三档频率,并且在各 档频率下占空比从5%至45%可调;整套控制系统性能稳定、 运行可靠,实用性较好。 第二部分 电磁血泵的体外模拟实验 实验方法: 建立体外模拟实验台:血泵入口和出口分别连接储箱和集 液器,压力传感器置于血泵入口和出口处,通过/k道生理记录 仪可动态观察出、入口压力变化。入口压力(前负荷)由储箱 水面高度控制;调节集液器水面高度可以改变血泵出口压力(后 负荷);电磁流量计探头分别置于血泵出入口处,可观察血泵流 量的动态改变。观测血泵工作电压及工作频率与流量的关系、 第5页 第四军医人学硕士学位论文 一 出口压力(后负荷)与流量的关系、AQ压力(前负荷)与流 量的关系、血泵工作产生压力与流量关系。 结果: 1.在入。压力和出。阻力一定情况下,随着血泵工作电压 及频率的增高,流量同步增大;流量和工作电压呈直线 正相关,寸关系数r=O.*,尸、O*1。 2.在入口压力和工作电压一定的情况下,随着出口阻力的 升高流量减低。 3.在出口阻力和工作电压一定的情况下,随着入口压力的 升高流量增大。 牛在入口压力和出口阻力一定情况下,随着血泵工作压力 的升高,流量增大。 结论: 1.我们自行设计、加工的小型推板式电磁血泵,具有反应 灵敏,能量损矢小,效率高的特点。 2.经体外模拟实验测试表明其原理可行,性能良好,能满 足临床生理所需流量、压力要求,调节方便,可实现一 次性使用。


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