排灌机械工程学报

作者：杨佳楠,陈思,*,王芳群,荆腾,乔筱祺

单位：1. 江苏大学国家水泵及系统工程技术研究中心, 江苏 镇江 212013; 2. 科罗拉多大学机械工程系, 美国 博尔德 80309; 3. 江苏大学电气信息工程学院, 江苏 镇江 212013

关键词：心脏泵,液晶弹性体,螺旋心室心肌带,柔性材料,仿生

基金：国家自然科学基金青年资助项目(51805218);江苏省自然科学基金青年资助项目(BK20170552);国家自然科学基金资助项目(51677082);中国博士后基金面上资助项目(2018M632239);江苏省博士后基金资助项目(1701063C1701063C);江苏大学高级人才科研启动基金资助项目(16JDG060)

为设计一款仿生心脏功能较佳的心室泵,采用柔性、热致伸缩的热致形变弹性体代替心肌,根据螺旋心室心肌带理论,选择心肌带的左心室段,并选取了Hilbert平面填充曲线作为热致导体在热致形变弹性体中的走行方式,设计出与真实心脏类似的心室泵结构.通过试验测量了所设计的心室泵的射血分数与心率,结果显示该心室泵的搏出量高于自然心脏,而其心率远低于自然心脏.相对于机械泵,所设计的心室泵结构与真实心脏类似,具有收缩能力强,射血分数高的优点,且不易破坏血细胞,生物相容性较好.不足之处在于,热致动液晶弹性体变形响应慢,暂时还未能达到正常心脏的心率.论证了构建双稳态结构,提高仿生心室泵效率的可能性,以及对于心肌纤维走向较为复杂的其他心肌带段,双轴拉伸机械雕刻对其仿生的可能性.此研究可为容积心脏泵的研发提供新的思路,也可以对右心衰竭等心脏疾病起到辅助治疗的作用.

来源：2020年第12期

《排灌机械工程学报》期刊编辑部

查看排灌机械工程学报杂志2020年第12期