Откройте Biomed Eng J. 2007; 1: 1–3.
Текущий месяц BME, Цзянсу Univ. Чжэньцзян, 212013, Китай
* Адресная переписка с этим автором в инст. BME, Цзянсу Univ. Чжэньцзян, 212013, Китай; Тел: 86-21-63042611; Эл. адрес: ten.362@naiqxk
Получено 2007 г. 25 апреля; Пересмотрен в 2007 году 18 мая; Принят 2007 г. 22 мая.
Это статья открытого доступа, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution ( http://creativecommons.org/licenses/by/2.5/ ), которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе, при условии, что оригинальная работа должным образом процитирована.
Аннотация
Имплантируемость и долговечность были в центре внимания исследований и разработок искусственного сердца. Мини-осевой и радиальный насос Маглев были разработаны для удовлетворения таких требований.
Мини-осевой насос весом 27 г (включая ротор 5 г) имеет наружный диаметр 21 мм и длину 10 мм в своей самой большой точке, но может создавать максимальный кровоток 6 л / мин при повышении давления на 50 мм рт. Поэтому он подходит для пациентов с массой тела 40-60 кг. Для других пациентов весом 60-80 или 80-100 кг были разработаны мини-осевые насосы с наружным диаметром 23 мм и 25 мм. Эти устройства были признаны самыми маленькими LVAD в мире Центром рекордов Гиннеса в 2004 году.
Радиальный насос с постоянным магнитом весом 150 г представляет собой безвальный центробежный насос с постоянными магнитными подшипниками, разработанный автором. Для подвески ротора не требуется второй катушки, кроме катушки двигателя, в отличие от всех других насосов maglev, разработанных в США, Японии, Европе и т. Д. Таким образом, не требуется никаких систем обнаружения и контроля, а также никакого дополнительного источника питания для maglev. Насос может создавать поток крови до 10 л / мин при давлении 100 мм рт.
Имплантируемый и прочный насос для крови будет жизнеспособной альтернативой естественному донорскому сердцу для трансплантации.
ВСТУПЛЕНИЕ
Научно-исследовательская деятельность в области искусственного сердца насчитывает всего 50 лет. В течение первых 25 лет, начиная с первого эксперимента на животных в 1957 году и до первого испытания на человеке в 1982 году, была проведена работа, чтобы показать выполнимость искусственного механического насоса, главным образом мембранного насоса, для поддержки или замены функции сердца частично или полностью , Негативные результаты первого клинического испытания, такие как тромбоз в насосе, низкое качество жизни пациентов из-за громоздкого привода сердечного насоса, заставили людей искать новый принцип накачки вместо того, чтобы имитировать естественное сердце. Во вторые 25 лет и до настоящего времени наибольшее внимание привлекали простые и маленькие роторные насосы. Автор опубликовал первый в мире имплантируемый роторный насос в 1983 году [ 1 ]. Затем в 1984 году для козла использовался насос с рабочим колесом 240 г (рис. Слева), это было первое в истории экспериментальное животное с искусственным сердцем, которое свободно гуляло [ 2 ]. Выживание длилось более 2 месяцев в 1994 году во время пребывания автора в Тайваньском университете (рис. Справа), а вес устройства был снижен до 110 г (хроническая помощь левого желудочка у телят с пульсирующим рабочим насосом. J American Soc Artif Organ. Vol. 43, No.1, PP89, 1997). После этого в мире было разработано множество роторных насосов, а осевой насос Jarvik 2000 проработал у пациента около 7 лет [ 3 ].
Имплантируемый импеллерный насос автора использовался в качестве LVAD в экспериментальной козе со свободным ходом искусственного сердца в 1984 году (слева), а в 1994 году продолжительность жизни на телеце продолжалась более двух месяцев с насосом автора весом 110 г (справа).
Миниатюризация сердечного насоса постоянно достигала прогресса в лаборатории автора в последнее время. Мини-центр рекордов Гиннеса разработал миниатюрный осевой насос с внешним диаметром 21 мм и весом 27 г, который был признан самым маленьким в мире вспомогательным устройством для левого желудочка (LVAD) (номер заявки: 86348, номер участника: 80362).
Долговечность стала еще одним ключевым моментом в улучшении работы сердечного насоса. Износ подшипника и выделение тепла вдоль подшипника, которое было признано одним из наиболее вероятных мест возникновения тромбоза, ограничило вращающийся сердечный насос кратковременными и / или аварийными применениями. Для устранения механического контакта и износа между ротором и статором другие исследователи в США, Европе, Японии и т. Д. Разработали электромагнитные подшипники, в результате чего требуется дополнительная система обнаружения положения катушки и ротора, контроль обратной связи и дополнительное потребление энергии [ 4 - 7 ]. Автор настоял на разработке постоянного магнитного подшипника, чтобы сохранить преимущества, но избежать недостатков электромагнитных подшипников. После разработки некоторых прототипов и экспериментальных моделей в авторском институте был разработан, изготовлен и испытан постоянный радиальный центробежный насос Маглева.
В этой статье кратко изложены принцип и конструкция мини-осевого и радиального насоса Малгева, разработанного автором в последние годы, и содержится призыв к сотрудничеству в дальнейших исследованиях и разработках этих устройств.
МИНИ АКСИАЛЬНЫЙ НАСОС
Мини-осевой насос показан на рис. (). Он состоит из статора и ротора. Статор имеет катушку двигателя с железным сердечником, а ротор состоит из ротора, магнитов и крыльчатки. Устройство весом 27 грамм (включая ротор 5 г) имеет наружный диаметр 21 мм и длину 10 мм в своей самой большой точке и может быть затем помещено в затрубное пространство аортального клапана пациента или животного с массой тела 40-60 кг. Таким образом, насос может доставлять кровь непосредственно из желудочка в аорту без необходимости использования впускных и выпускных соединительных ванн, которые считаются наиболее любимыми местами образования тромба. Стендовые испытания с физиологическим раствором показали, что насос производит 6 литров в минуту при увеличении давления на 50 мм рт. Ст. При скорости вращения 17 500 об / мин. Скорость потока и увеличение давления можно регулировать, изменяя скорость вращения насоса, увеличивая или уменьшая входное напряжение.
Мини-осевой насос весом 27 г имеет наружный диаметр 21 мм (слева). Он доставляет кровь непосредственно из желудочка в аорту без необходимости использования впускных и выпускных ванн, которые были признаны излюбленными местами образования тромба. Первое испытание in vivo продемонстрировало, что насос может легко вшиваться в кольцевое пространство аортального клапана (справа) без вреда для соседних тканей, клеток и функций органов.
Первое испытание на животных на свиньях (масса тела 50 кг) показало, что устройство может вшиваться в кольцевое пространство аортального клапана без какого-либо ущерба для функций соседних клеток, тканей и / или органов.
Для других пациентов весом 60-80 или 80-100 кг ранее были разработаны мини-осевые насосы с наружным диаметром 23 мм и 25 мм.
МАГЛЕВСКИЙ РАДИАЛЬНЫЙ НАСОС
Чтобы упростить ротационные насосы с электрическим управлением, в авторском институте был разработан безвальный полнопоточный насос с рабочим колесом Маглева без активно контролируемой катушки для подвеса ротора (рис.).
Постоянный маглевский центробежный насос (справа) и его рабочее колесо (слева). Левая сторона рабочего колеса представляет собой магнитный диск для вращения, а правая сторона рабочего колеса представляет собой магнитный диск для подвески. Насос весом 150 г имеет максимальный диаметр 42 мм, а его длина в самой большой точке составляет 35 мм. Это самый маленький центробежный насос maglev до сих пор, по мнению автора.
1. моторная катушка; 2. пассивный магнитный подшипник; 3. роторные магниты; 4. рабочее колесо; 5. пассивный магнитный подшипник.
Устройство состоит из статора и ротора. Статор имеет жесткий полиуретановый корпус с цилиндрической внутренней поверхностью; на левой стороне подключена катушка двигателя постоянного тока с осевым приводом, намотанная на железный сердечник, а на правой стороне навинчено балансировочное железное кольцо. Ротор уплотнен магнитным диском для вращения (слева), рабочим колесом (посередине) и магнитным диском для подвески (справа). Сила притяжения между железным сердечником катушки двигателя и магнитным диском ротора для вращения уравновешивается силой притяжения между магнитным диском для подвески и балансировочным железным кольцом. Кроме того, два новых запатентованных подшипника с постоянными магнитами разработаны на обеих сторонах ротора, устраняя остающиеся силы притяжения и предотвращая присоединение ротора в осевом направлении к статору слева или справа. Каждый подшипник состоит из небольшого и большого постоянного магнитного кольца, маленькое кольцо вставлено в ротор, а большое кольцо утоплено в статоре. Два кольца, намагниченные в одном и том же осевом направлении, отклоняют друг друга, создавая осевую несущую силу. Сила притяжения между ротором и статором противодействует радиальному эксцентрическому движению ротора и, таким образом, служит радиальным подшипником. Вход и выход насоса расположены соответственно в центре балансировочного железного кольца и на периферии корпуса ПУ. При проведении стендовых испытаний с водой насос создает поток до 10 л / мин при напоре 100 мм рт. Насос весом 150 г имеет максимальный диаметр 42 мм и длину 35 мм (исключая впускные и выпускные трубки).
Делается вывод о том, что возможен насос Маглева без электромагнита, и поэтому он заслуживает дальнейшего более обширного исследования.
Сноски
Частично представлен на 3-й конференции Всемирной ассоциации китайских специалистов в области биомедицинской инженерии, Бангкок, август 2007 г.
РЕКОМЕНДАЦИИ
1. Цянь КХ. «Конструкция прототипа полностью имплантируемого диагонального насоса». 3-я конференция Международного общества искусственных органов; Киото. 1983. [ Google ученый ] 2. Цянь КХ. «Полностью имплантируемый неимпульсный насос с рабочим колесом способствует циркуляции свободно ходящих коз». 4-я конференция Международного общества искусственных органов; Чикаго. 1985. [ Google ученый ] 3. Хоутон П. «Жизнь с Ярвиком 2000: опыт пяти с лишним лет» Artif Organs. 2006; 30 (5): 322–323. [ PubMed ] [ Google ученый ] 4. Хоши Х. «Насосы крови третьего поколения с механическими бесконтактными магнитными подшипниками» Artif Organs. 2006; 30 (5): 324–328. [ PubMed ] [ Google ученый ] 5. Акамазу Т. «Центробежный насос с магнитным подвесом рабочего колеса» Artif Organs. 1992; 16: 305–308. [ PubMed ] [ Google ученый ] 6. Мюллер Дж., Нюссер П., Венг Й. «Первое желудочковое вспомогательное устройство для сердца без износа в клиническом многоцентровом исследовании» ASAIO J. 2003; 49 (1): 162. [ Google ученый ] 7. Голдовский М. «Мини гемостабильный осевой поток LVAD с магнитными подшипниками». Часть 1,2,3. ASAIO J. 2002; 48 (1): 96–101. [ PubMed ] [ Google ученый ] Статьи из журнала Open Biomedical Engineering Journal предоставлены Bentham Science Publishers.
Похожие
... насоса для бытовой горячей воды HPI-4. Высокая эффективность - быстрое время нагрева воды Насос HPI-4 о...... насоса для бытовой горячей воды HPI-4. Высокая эффективность - быстрое время нагрева воды Насос HPI-4 он характеризуется нагревательными свойствами выше среднего. Благодаря высокой мощности нагрева до 4 кВт и высокой Магазин: Форд насос гидроусилителя руля
- 114 товаров найдено в 17 магазинах 59,90 злотых