外磁場驅(qū)動微型軸流式血泵磁力傳動特性研究.pdf

1、隨著生物醫(yī)學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，“人工心臟”和“機械性心臟輔助”的研究已成為心臟外科和生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域極為關(guān)注的焦點。其中軸流式血泵以其血液破壞少、能量轉(zhuǎn)換效率高等諸多優(yōu)點成為目前血泵結(jié)構(gòu)研究的熱點之一，如何盡快實現(xiàn)其可植入化、微型化是研究人員重點攻克的疑難問題。 本文中的微型軸流式血泵采用“外磁場驅(qū)動”這一新型的能量提供方式。通過體外的外磁驅(qū)動裝置提供體內(nèi)血泵“葉輪-永磁體”轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)所需的能量，使其能夠輸出設(shè)計要求的流量和功率

2、，實現(xiàn)輔助自然心臟泵血的基本功能。 根據(jù)血泵的實際工作原理，結(jié)合永磁體材料的自身特性，建立徑向磁化永磁體的數(shù)學(xué)模型，并在此基礎(chǔ)上對血泵內(nèi)外永磁體的磁力耦合傳動情況進(jìn)行研究與分析，研究各種因素對兩者間的耦合磁場力和傳動轉(zhuǎn)矩的影響規(guī)律。運用ANSYS軟件進(jìn)行有限元仿真分析，得出不同條件下體內(nèi)永磁體所受磁場力和傳動轉(zhuǎn)矩的變化規(guī)律，并根據(jù)仿真分析結(jié)果，結(jié)合其自身受力情況分析，初步確定了血泵外磁驅(qū)動裝置的有效驅(qū)動范圍。 為了分析不

3、同條件下血泵的實際工作狀態(tài)，設(shè)計建立了血泵綜合性能測試實驗平臺，實現(xiàn)了改變血泵的外磁驅(qū)動永磁體和體內(nèi)永磁體的空間相對位移與兩者軸線相對轉(zhuǎn)角，并通過分析比較，確定了血泵主要輸出參數(shù)的測量方法。 通過進(jìn)行相關(guān)實驗，驗證了血泵的外磁驅(qū)動原理，對血泵的實際輸出轉(zhuǎn)速進(jìn)行了動態(tài)分析，研究了不同因素對血泵輸出轉(zhuǎn)速的影響；根據(jù)所得的實驗數(shù)據(jù)，確定了血泵外磁驅(qū)動裝置的實際有效驅(qū)動范圍，并與理論預(yù)期的有效驅(qū)動范圍進(jìn)行比較，分析了產(chǎn)生偏差的主要原因。