CN116212225A - 一种人工心脏泵装置及磁性隔膜泵的制备方法 - Google Patents

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CN116212225A CN202310019976.2A CN202310019976A CN116212225A CN 116212225 A CN116212225 A CN 116212225A CN 202310019976 A CN202310019976 A CN 202310019976A CN 116212225 A CN116212225 A CN 116212225A
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Abstract

本发明提供了一种人工心脏泵装置及磁性隔膜泵的制备方法,属于医疗器械领域,人工心脏泵装置包括磁性隔膜泵系统和磁场发生系统;磁性隔膜泵包括磁性隔膜和非磁性泵体;磁性隔膜在径向充磁后在均匀磁场下发生形变;非磁性泵体配合磁性隔膜产生弹性形变,通过改变磁性隔膜泵的容积实现泵血的功能;软管连接磁性隔膜泵与人体心脏连接的各个动脉或静脉,完成人体血管和磁性隔膜泵中血液的运输与循环;单向活瓣控制血液的单向流动;磁场发生系统产生沿磁性隔膜轴向方向的均匀磁场。本发明提供的人工心脏泵装置具有更高的运行可靠性和更长的使用寿命。

Description

一种人工心脏泵装置及磁性隔膜泵的制备方法
技术领域
本发明属于医疗器械领域,更具体地,涉及一种基于磁力矩的人工心脏泵装置及磁性隔膜泵的制备方法。
背景技术
心力衰竭发病率和病死率均较高,是公认的心血管疾病领域的最后战场。随着老龄化程度逐渐加深,心血管疾病发病率预计将持续增长,极大地危害人类的健康和自然寿命。心力衰竭是指由于心脏的收缩和舒张功能发生障碍,不能将静脉回心的血液充分排出心脏,并且动脉血液在心脏灌入不足,从而引发的心脏内血液循环障碍。
针对心力衰竭,单独的药物治疗往往不能达到很好的效果。目前,心脏移植手术是公认的治疗终末期心衰患者的唯一有效手段。然而心脏供体严重缺乏,难以满足大量心衰患者的需求,因此,采用外科手术治疗植入人工心脏泵装置,辅助甚至代替受损心脏功能,改善心衰患者生活质量将成为未来心力衰减治疗的关键。
目前,关于人工心脏的研究已经历经三代产品的迭代。第一代人工心脏是模拟自然心脏收缩与舒张原理的循环辅助装置,产品结构复杂,手术难度大,易造成机械故障和血栓的形成,极大地影响患者的生存率;第二代人工心脏则并非利用心脏血腔容积变化驱动血液循环,而是采用离心泵或轴流泵驱动血液流动,已经获得目前临床上的广泛应用;第三代人工心脏则是在第二代的基础上采用磁液悬浮、磁悬浮、纯水悬浮等技术,避免了血液与轴承的直接接触,进一步减少血栓的形成。目前临床上主要使用的第二代和第三代人工心脏装置,其主要原理都是在患者心脏上安装泵体,利用泵体以实现血液循环,这种治疗方式会存在一些问题:植入体内的心脏辅助装置必须通过有线的方式与外界的功能设备相连接,不仅会影响患者日常活动,更可能会造成感染、血栓甚至一系列并发症;此外,机械泵血装置在使用过程中可能会出现机械故障和磨损,极大地影响心脏辅助装置的使用寿命。
发明内容
针对现有技术的缺陷,本发明的目的在于提供一种人工心脏泵装置及磁性隔膜泵的制备方法,此装置的驱动基于磁力矩原理,旨在解决现有的基于磁梯度力原理的心脏辅助装置所需驱动磁场大、驱动装置复杂、控制难度高且精度低的问题。
为实现上述目的,一方面,本发明提供了一种人工心脏泵装置,包括:磁性隔膜泵系统和磁场发生系统;
磁性隔膜泵系统用于经过径向磁化后在均匀磁场下进行三维形变动作,完成心脏对血液的泵入和泵出功能;
磁性隔膜泵系统包括磁性隔膜泵、软管和单向活瓣;
磁性隔膜泵包括磁性隔膜和非磁性泵体;磁性隔膜位于非磁性泵体的上下方两侧,磁性隔膜用于在径向充磁后在均匀磁场下发生形变;非磁性泵体用于配合磁性隔膜产生弹性形变,通过改变磁性隔膜泵的容积实现泵血的功能;磁性隔膜包括磁性颗粒和非磁性泵体;磁性颗粒为在径向方向磁场下磁化的永磁颗粒;非磁性泵体由柔性基底材料构成;
软管用于连接磁性隔膜泵与人体心脏连接的各个动脉或静脉,完成人体血管和磁性隔膜泵中血液的运输与循环;
单向活瓣安装于软管之内,用于控制血液的单向流动,防止血液逆流;
磁场发生系统用于产生沿磁性隔膜轴向方向的均匀磁场。
进一步优选地,柔性材料为聚二甲基硅氧烷树脂或硅胶;磁性颗粒为NdFeB、SmCo和AlNiCo材料的一种或几种材料的混合。
进一步优选地,磁性隔膜泵系统有两组,第一组包括代替左心室和左心房的收缩第一磁性隔膜泵和舒张第一磁性隔膜泵、第一软管和第一单向活瓣;舒张第一磁性隔膜泵入口侧用第一软管连接至肺静脉,其出口侧连接收缩第一磁性隔膜泵的入口侧,收缩第一磁性隔膜泵的出口端连接主动脉;收缩第一磁性隔膜泵和舒张第一磁性隔膜泵之间的第一软管处设置有第一单向活瓣,收缩第一隔膜泵与主动脉之间的第一软管处设置有第一单向活瓣;
第二组包括代替右心室和右心房的收缩第二磁性隔膜泵和舒张第二磁性隔膜泵、第二软管和第二单向活瓣;舒张第二磁性隔膜泵入口侧与上下腔静脉通过第二软管连接,其出口处连接收缩第二磁性隔膜泵的入口端;收缩第二磁性隔膜泵的出口端连接肺动脉;收缩第二磁性隔膜泵和舒张第二磁性隔膜泵之间的第二软管处添加第二单向活瓣;收缩第二磁性隔膜泵与肺动脉之间的第二软管处设置第二单向活瓣。
进一步优选地,均匀磁场为幅值10mT~100mT、磁场梯度0T/m~0.2T/m(无磁场梯度或弱梯度)的外加磁场;当磁性隔膜的磁化方向沿轴向由中心向四周时,均匀磁场沿轴线向内,则磁性隔膜向外凸出,磁性隔膜泵的体积增大,实现磁性隔膜泵外部血液泵入;均匀磁场沿轴线向外,则磁性隔膜向内凹陷,磁性隔膜泵的体积减小,实现磁性隔膜泵内部血液泵出。
另一方面,本发明提供了一种磁性隔膜泵的制备方法,包括以下步骤:
S1:根据实际磁性隔膜泵的预设尺寸定制薄板模具、泵体的内模具和泵体的外模具;
S2:将一定质量比例的磁性颗粒与柔性基底材料采用搅拌机混合均匀后进行消泡处理,获取磁性混合物;
S3:将磁性混合物利用注射器注入至薄板模具中,将薄板模具置于70℃~80℃的环境中加热100min~120min,使磁性混合物固化后脱模,得到磁性隔膜粗品;
S4:将所述磁性隔膜粗品置于脉冲磁场下进行径向磁化,得到磁化后的磁性隔膜;
S5:将磁化后的磁性隔膜放置于泵体的外模具内后放入并固定泵体的内模具,再用注射器将柔性基底材料浇筑在内模具和外模具之间的空隙中,待空隙均被填满,在顶部放置另一片磁性隔膜后再次置于70℃~80℃的环境中加热100min~120min进行固化,使柔性基底材料制成的非磁性泵体与磁性隔膜形成一个整体,形成磁性隔膜泵;
S6:对磁性隔膜泵整体进行脱模。
进一步优选地,S1中采用3D打印的方式制备薄板模具、泵体的内模具和泵体的外模具;泵体的内模具材料为蓝蜡;泵体的外模具和薄板模具为树脂。
进一步优选地,磁性颗粒为NdFeB、Fe、FeC材料的一种或者几种材料的混合;柔性基底材料为聚二甲基硅氧烷或有机硅胶。
进一步优选地,在S3得到脱模的磁性隔膜粗品后,将采用乙醇或异丙醇清洗磁性隔膜粗品的表面,将清洗后的磁性隔膜粗品放置于氮气流中进行干燥。
进一步优选地,S4具体为:
将磁性隔膜粗品放入抽板中进行固定,再将整个抽板置于大于1T的脉冲磁场下,对磁性隔膜粗品进行径向充磁,得到磁化后的磁性隔膜。
总体而言,通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比,具有以下
有益效果:
本发明提供了一种基于磁力矩的人工心脏泵装置,其中,磁性隔膜在径向充磁后在均匀磁场下发生形变,在非磁性泵体的配合下产生弹性形变,通过改变磁性隔膜泵的容积实现泵血,实现利用无线的磁场对人工心脏泵装置进行驱动,解决传统人工心脏辅助装置中通过有线方式功能时产生的伤口感染、血栓以及并发症,同时存在的易发生机械损伤、患者佩戴时生活不便等问题,相较于传统心室辅助装置,本发明提供的人工心脏泵装置具有更高的运行可靠性和更长的使用寿命。
本发明提供的人工心脏泵装置基于磁力矩原理,可以在低强度的均匀磁场下实现磁性隔膜的形变,从而完成整个心脏泵的泵入和泵出动作,从而对心衰患者受损的心脏功能进行辅助。其中磁力矩原理具体为:磁性隔膜在经过脉冲磁场的径向磁化后,磁性颗粒显示出径向的磁化特性,当对其施加均匀磁场且当磁场方向与磁性颗粒的磁矩方向不一致时,磁性颗粒将会受到磁力矩的作用使其磁矩方向尽可能与外界磁场方向一致,从而使得磁性隔膜产生三维形变(包括向外凸起以及向内凹陷)。本发明利用磁力矩原理,可以在强度较低的均匀磁场下驱动装置工作,解决了梯度磁场力原理下驱动磁场强度大、能耗多和变形不可控等因素。
本发明提供的人工心脏装置可以全面地对心脏在促进血液循环方面的功能进行辅助,可进行向外凸起以及向内凹陷两种三维形变,不仅满足了心脏中心室将血液泵出的功能,还能够满足心房将心外血液泵入的功能,解决了现有心脏辅助装置只能辅助血液泵出而不能促进血液泵入的问题。
附图说明
图1是本发明实施例提供的磁性隔膜制备步骤示意图;
图2是本发明实施例提供的整个磁性隔膜泵制作过程示意图;
图3是本发明实施例提供的磁性隔膜泵磁化和变形原理示意图;
图4是本发明实施例提供的磁性隔膜泵体外工作过程示意图;
图5是本发明实施例提供的磁性隔膜泵体内变形过程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
一方面,本发明提供了一种磁控人工心脏泵装置,包括磁性隔膜泵系统和驱动磁性隔膜泵的磁场发生系统;磁性隔膜泵系统可以在磁场发生系统产生的均匀磁场下进行三维形变动作,从而完成心脏对血液的泵入和泵出功能,为心衰患者的心脏治疗提供辅助;
磁性隔膜泵系统包括磁性隔膜泵、软管和单向活瓣;
磁性隔膜泵包括顶部的磁性隔膜以及非磁性泵体;其中,磁性隔膜是动作的主要元件,对其进行径向充磁后会在均匀磁场下发生形变;非磁性泵体的主要功能为配合磁性隔膜产生弹性形变,从而改变整个泵体的容积大小以实现泵血的功能;磁性隔膜包括磁性颗粒和非磁性泵体;磁性颗粒为在径向方向磁场下磁化的永磁颗粒;非磁性泵体由柔性基底材料构成;
软管用于连接磁性隔膜泵与人体心脏连接的各个动脉或静脉,从而完成人体血管和磁性隔膜泵中血液的运输与循环;
单向活瓣安装于软管之内,用于控制血液的单向流动,防止血液逆流;
磁场发生系统用于产生沿磁性隔膜轴向方向的均匀磁场,其作用为驱动经过径向磁化后的、已植入人体内的磁性隔膜泵,在均匀磁场的驱动下,磁性隔膜泵中磁性隔膜部分进行向外凸出以及向内凹陷的动作,带动整个磁性隔膜泵进行血液的泵入与泵出动作;其中,均匀磁场方向为整个磁性隔膜泵的轴向方向。
进一步优选地,柔性材料为聚二甲基硅氧烷树脂或硅胶;磁性颗粒为NdFeB、SmCo和AlNiCo材料的一种或几种材料的混合。
本发明解决了现有心脏辅助装置中所存在的有线供能中的导线缠绕、易发生感染以及机械故障等问题,并且相较于利用磁梯度力驱动的心脏辅助装置的技术方案,本发明具有驱动磁场强度低、能耗小和控制精度高等优势,并且能够实现血液的泵入和泵出两种效果,对辅助心衰患者心脏功能具有良好的效果。
另一方面,本发明提供了相应磁性隔膜泵的制备方法,具体包括以下步骤:
S1:根据实际情况要求定制模具,其中,包括:薄板模具、泵体的内模具和泵体的外模具;
更为具体地,在S1中,为了保证磁控人工心脏泵装置的精度,需要采用3D打印的方式制造模具,选择泵体内模具的材料为蓝蜡,而泵体外模具和薄板模具选择树脂;
进一步优选地,在S1中,可以根据患者自身生理数据以及心脏功能丧失的程度,制定磁控隔膜泵的整体尺寸,以达到最好的辅助效果;
S2:将一定质量比例的磁性颗粒与柔性基底材料进行混合,并用搅拌机混合均匀,并进行消泡处理,得到磁性混合物;
进一步优选地,为了便于脱模,应在定制模具的表面涂上脱模剂;
进一步优选地,在S2中,磁性颗粒可以选择NdFeB、Fe、FeC材料的一种或者几种材料的混合;柔性基底材料可以选择聚二甲基硅氧烷以及有机硅胶等;
进一步优选地,在S2中为了对磁性颗粒和柔性材料进行充分均匀的混合,可以将两种材料混合采用脱泡机以对其进行混合搅拌以及消泡,其中,搅拌时间可以设置为1.5min,转速控制为800r/min~1000r/min,并在搅拌过程结束后对混合均匀的磁性颗粒和柔性材料进行脱泡处理,时间控制在1min左右,转速控制在1000r/min~1200r/min;
S3:如图1所示,将S2制得的磁性混合物利用注射器注入S1的薄板模具中,并将其置于70℃~80℃的环境中加热100min~120min,使其固化,并进行脱模,得到磁性隔膜粗品;
进一步优选地,在S3中,利用注射器抽取磁性混合物并注入到薄板模具时,应当控制好抽取速度和注射速度,以免使样品中出现大量气泡;在注塑完成后应当使用刮刀刮去模具表面多余的混合物,以保证样品表面平滑光整,并利于固化后的脱模;
进一步优选地,在S3得到脱模的磁性隔膜粗品后,可将其用乙醇或异丙醇清洗磁性隔膜粗品的表面,并放置于氮气流中进行干燥,为下一步的充磁过程进行准备;
S4:将S3制得的磁性隔膜粗品置于脉冲磁场下对其进行径向磁化,得到磁化后的磁性隔膜;
进一步优选地,在S4中,可以将处理后的磁性隔膜粗品放入抽板之中进行固定,再将整个抽板置于大于1T的脉冲磁场之下,对磁性隔膜粗品进行径向充磁,以防止在强脉冲磁场下样本移动并受到损坏;
S5:如图2所示,将S4制得的磁性隔膜放置于泵体的外模具之内,并放入和固定好内模具,再用注射器把柔性基底材料浇筑在内外模具之间的空隙中,待空隙均被填满后再次置于70℃~80℃的环境中加热100min~120min进行固化,使柔性基底材料制成的非磁性泵体与磁性隔膜形成一个整体;
S6:对磁性隔膜泵整体进行脱模。
由于磁性隔膜泵是通过顶部磁性隔膜的形变改变泵内压强从而完成泵血的动作,因此需要保证整个泵体除了进出口外是一个完整的密封容器,在进行S6脱模时必须保证泵体的完整性,因此选择泵体内模具的材料为蜡;而S5中对泵体固化的加热温度已经达到蜡的熔点,因此可以直接在加热后将内模具融化后形成的液体蓝蜡从泵体的进出口倒出,即可对其脱模。
对磁性隔膜进行径向磁化的原因是:可以使磁性隔膜内部具有径向的磁化方向,充磁完成后可以在外部均匀磁场的驱动下产生形变;外部均匀磁场可以根据磁性隔膜泵动作幅度的需要而采用幅值为10mT~100mT、磁场梯度为0T/m~0.2T/m(无磁场梯度或弱梯度)的均匀磁场,其中,磁场方向为磁性隔膜的轴向方向;磁性隔膜泵磁化和变形的原理如图3所示,外部磁场对磁性隔膜泵的驱动原理为:当对已经被中心对称的径向磁化的磁性隔膜泵施加轴向均匀磁场时,隔膜内部磁性粒子的转矩会趋向于外加磁场的方向发生偏转,从而带动整个磁性隔膜产生弹性形变,以磁化方向沿轴向由中心向四周的磁性隔膜的变形为例,当外加均匀磁场沿轴线向内时,隔膜向外凸出,整个隔膜泵体积增大从而压强减小,从而将外部血液泵入其中;当外加均匀磁场沿轴线向外时,隔膜向内凹陷,整个隔膜体积减小压强增大,从而将内部血液泵出,因此实现了心脏中心房和心室的功能;
进一步优选地,磁性隔膜泵系统中应设置四个磁性隔膜泵,其中两个代替左心房和右心房的功能,用于将外界血液吸入泵内,在磁场作用下呈现扩张的状态;其余两个代替左心室和右心室的功能,用于将泵内血液泵出,在磁场作用下呈现出收缩的状态;
进一步优选地,磁场发生系统产生的磁场可以是向上或是向下;以磁场方向向上为例,分别分析代替心房和心室功能的隔膜泵的变形机理;隔膜泵两侧的磁性隔膜片磁化方向相反:对于代替心房功能的隔膜泵,其上端磁性隔膜的磁化方向为由边缘向中心,而下端隔膜泵的磁化方向则是由中心向边缘;代替心室功能的隔膜泵则与之相反,其上端磁化方向为由中心向边缘而下端的方向是由边缘向中心;磁场方向向下时,隔膜泵的变形情况相反;所述磁场方向向上时代替心房功能的磁性隔膜泵装置的体外工作示意图如图4所示;
为了代替人体心脏的功能从而实现人体血液循环,将整个磁性隔膜泵系统分为两个部分:第一部分由代替左心室和左心房功能的收缩和舒张磁性隔膜泵、软管和单向活瓣组成,将舒张磁性隔膜泵入口侧用软管连接至肺静脉,出口侧则连接收缩隔膜泵的入口侧,最后再将收缩隔膜泵的出口端连接主动脉,并且应当在两个隔膜泵之间和收缩隔膜泵与主动脉之间的软管处添加单向活瓣,从而模拟二尖瓣和主动脉瓣的功能;第二个部分由代替右心室和右心房功能的收缩及舒张隔膜泵、软管和单向活瓣组成;舒张隔膜泵入口侧与上下腔静脉通过软管进行连接,出口处连接到收缩隔膜泵的入口端,再将收缩隔膜泵的出口端连接到肺动脉,并且应当在两个隔膜泵之间和收缩隔膜泵与肺动脉之间的软管处添加单向活瓣,从而模拟三尖瓣和肺动脉瓣的功能;整个装置在体内工作的示意图如图5所示。
综上所述,本发明与现有技术相比,存在以下优势:
本发明提供了一种基于磁力矩的人工心脏泵装置,其中,磁性隔膜在径向充磁后在均匀磁场下发生形变,在非磁性泵体的配合下产生弹性形变,通过改变磁性隔膜泵的容积实现泵血,实现利用无线的磁场对人工心脏泵装置进行驱动,解决传统人工心脏辅助装置中通过有线方式功能时产生的伤口感染、血栓以及并发症,同时存在的易发生机械损伤、患者佩戴时生活不便等问题,相较于传统心室辅助装置,本发明提供的人工心脏泵装置具有更高的运行可靠性和更长的使用寿命。
本发明提供的人工心脏泵装置基于磁力矩原理,可以在低强度的均匀磁场下实现磁性隔膜的形变,从而完成整个心脏泵的泵入和泵出动作,从而对心衰患者受损的心脏功能进行辅助。其中磁力矩原理具体为:磁性隔膜在经过脉冲磁场的径向磁化后,磁性颗粒显示出径向的磁化特性,当对其施加均匀磁场且当磁场方向与磁性颗粒的磁矩方向不一致时,磁性颗粒将会受到磁力矩的作用使其磁矩方向尽可能与外界磁场方向一致,从而使得磁性隔膜产生三维形变(包括向外凸起以及向内凹陷)。本发明利用磁力矩原理,可以在强度较低的均匀磁场下驱动装置工作,解决了梯度磁场力原理下驱动磁场强度大、能耗多和变形不可控等因素。
本发明提供的人工心脏装置可以全面地对心脏在促进血液循环方面的功能进行辅助,可进行向外凸起以及向内凹陷两种三维形变,不仅满足了心脏中心室将血液泵出的功能,还能够满足心房将心外血液泵入的功能,解决了现有心脏辅助装置只能辅助血液泵出而不能促进血液泵入的问题。
本领域的技术人员容易理解,以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种人工心脏泵装置,其特征在于,包括:磁性隔膜泵系统和磁场发生系统;
所述磁性隔膜泵系统用于经过径向磁化后在均匀磁场下进行三维形变动作,完成心脏对血液的泵入和泵出功能;
所述磁性隔膜泵系统包括磁性隔膜泵、软管和单向活瓣;
所述磁性隔膜泵包括磁性隔膜和非磁性泵体;所述磁性隔膜位于所述非磁性泵体的上下方两侧,所述磁性隔膜用于在径向充磁后在均匀磁场下发生形变;所述非磁性泵体用于配合磁性隔膜产生弹性形变,通过改变磁性隔膜泵的容积实现泵血的功能;所述磁性隔膜包括磁性颗粒和非磁性泵体;所述磁性颗粒为在径向方向磁场下磁化的永磁颗粒;所述非磁性泵体为柔性基底材料;
所述软管用于连接所述磁性隔膜泵与人体心脏连接的各个动脉或静脉,完成人体血管和磁性隔膜泵中血液的运输与循环;
所述单向活瓣安装于软管内,用于控制血液的单向流动,防止血液逆流;
所述磁场发生系统用于产生沿磁性隔膜轴向方向的均匀磁场。
2.根据权利要求1所述的人工心脏泵装置,其特征在于,所述柔性材料为聚二甲基硅氧烷树脂或硅胶;所述磁性颗粒为NdFeB、SmCo和AlNiCo材料的一种或几种材料的混合。
3.根据权利要求1或2所述的人工心脏泵装置,其特征在于,磁性隔膜泵系统有两组,第一组包括代替左心室和左心房的收缩第一磁性隔膜泵和舒张第一磁性隔膜泵、第一软管和第一单向活瓣;舒张第一磁性隔膜泵入口侧用第一软管连接至肺静脉,其出口侧连接收缩第一磁性隔膜泵的入口侧,收缩第一磁性隔膜泵的出口端连接主动脉;收缩第一磁性隔膜泵和舒张第一磁性隔膜泵之间的第一软管处设置有第一单向活瓣,收缩第一隔膜泵与主动脉之间的第一软管处设置有第一单向活瓣;
第二组包括代替右心室和右心房的收缩第二磁性隔膜泵和舒张第二磁性隔膜泵、第二软管和第二单向活瓣;舒张第二磁性隔膜泵入口侧与上下腔静脉通过第二软管连接,其出口处连接收缩第二磁性隔膜泵的入口端;收缩第二磁性隔膜泵的出口端连接肺动脉;收缩第二磁性隔膜泵和舒张第二磁性隔膜泵之间的第二软管处添加第二单向活瓣;收缩第二磁性隔膜泵与肺动脉之间的第二软管处设置第二单向活瓣。
4.根据权利要求1或2所述的人工心脏泵装置,其特征在于,均匀磁场为幅值10mT~100mT、磁场梯度0T/m~0.2T/m的外加磁场;当磁性隔膜的磁化方向沿轴向由中心向四周时,均匀磁场沿轴线向内,则磁性隔膜向外凸出,磁性隔膜泵的体积增大,实现磁性隔膜泵外部血液泵入;均匀磁场沿轴线向外,则磁性隔膜向内凹陷,磁性隔膜泵的体积减小,实现磁性隔膜泵内部血液泵出。
5.一种基于权利要求1所述的人工心脏泵装置的磁性隔膜泵的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1:根据实际磁性隔膜泵的预设尺寸定制薄板模具、泵体的内模具和泵体的外模具;
S2:将一定质量比例的磁性颗粒与柔性基底材料采用搅拌机混合均匀后进行消泡处理,获取磁性混合物;
S3:将磁性混合物利用注射器注入至薄板模具中,将薄板模具置于70℃~80℃的环境中加热100min~120min,使磁性混合物固化后脱模,得到磁性隔膜粗品;
S4:将所述磁性隔膜粗品置于脉冲磁场下进行径向磁化,得到磁化后的磁性隔膜;
S5:将磁化后的磁性隔膜放置于泵体的外模具内后放入并固定泵体的内模具,再用注射器将柔性基底材料浇筑在内模具和外模具之间的空隙中,待空隙均被填满,在顶部放置另一片磁性隔膜后再次置于70℃~80℃的环境中加热100min~120min进行固化,使柔性基底材料制成的非磁性泵体与磁性隔膜形成一个整体,形成磁性隔膜泵;
S6:对磁性隔膜泵整体进行脱模。
6.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于,S1中采用3D打印的方式制备薄板模具、泵体的内模具和泵体的外模具;泵体的内模具材料为蓝蜡;泵体的外模具和薄板模具为树脂。
7.根据权利要求5或6所述的制备方法,其特征在于,磁性颗粒为NdFeB、Fe、FeC材料的一种或者几种材料的混合;柔性基底材料为聚二甲基硅氧烷或有机硅胶。
8.根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于,在S3得到脱模的磁性隔膜粗品后,将采用乙醇或异丙醇清洗磁性隔膜粗品的表面,将清洗后的磁性隔膜粗品放置于氮气流中进行干燥。
9.根据权利要求5或8所述的制备方法,其特征在于,S4具体为:
将磁性隔膜粗品放入抽板中进行固定,再将整个抽板置于大于1T的脉冲磁场下,对磁性隔膜粗品进行径向充磁,得到磁化后的磁性隔膜。
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