為設(shè)計一款仿生心臟功能較佳的心室泵,采用柔性、熱致伸縮的熱致形變彈性體代替心肌,根據(jù)螺旋心室心肌帶理論,選擇心肌帶的左心室段,并選取了Hilbert平面填充曲線作為熱致導(dǎo)體在熱致形變彈性體中的走行方式,設(shè)計出與真實心臟類似的心室泵結(jié)構(gòu).通過試驗測量了所設(shè)計的心室泵的射血分?jǐn)?shù)與心率,結(jié)果顯示該心室泵的搏出量高于自然心臟,而其心率遠(yuǎn)低于自然心臟.相對于機械泵,所設(shè)計的心室泵結(jié)構(gòu)與真實心臟類似,具有收縮能力強,射血分?jǐn)?shù)高的優(yōu)點,且不易破壞血細(xì)胞,生物相容性較好.不足之處在于,熱致動液晶彈性體變形響應(yīng)慢,暫時還未能達(dá)到正常心臟的心率.論證了構(gòu)建雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)提高仿生心室泵效率的可能性,以及對于心肌纖維走向較為復(fù)雜的其他心肌帶段,雙軸拉伸機械雕刻對其仿生的可能性.此研究可為容積心臟泵的研發(fā)提供新的思路,也可以對右心衰竭等心臟疾病起到輔助治療的作用.

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【部分圖文】：

圖1螺旋心室心肌帶解剖示意圖[2]

左心室因需泵血至體循環(huán)，工作時壓力較大，心室壁厚．雖然重建難度大，但左室段心肌纖維走行方向卻較為一致．因此，采用液晶彈性體代替心肌時，左心室段比心肌帶的其他段更容易設(shè)計和實現(xiàn)．1.2液晶彈性體

圖2蠕動泵的2種典型形態(tài)有限元仿真[8]

肯特州立大學(xué)的液晶研究所曾利用有限元分析的方法論證了LCEs做成蠕動泵的可行性，如圖2所示[9]．蠕動泵是容積泵的一種，也是靠容積的變化驅(qū)動流體流動．文中提出2種高度理想化蠕動泵概念設(shè)計，既可以單獨用LCEs組成管狀泵(見圖2a)，管體以蠕動運動起伏，驅(qū)動流體流動;也可以用LCE....

圖3熱致變形液晶彈性體合成反應(yīng)的2個步驟及其分子構(gòu)相

2)LCEs需要機械雕刻以形成適當(dāng)?shù)男螤畈⑦M(jìn)行紫外光固化．文中制備過程中，主要采用拉伸的方式對制備好的LCEs進(jìn)行機械雕刻，見圖3c，拉伸量為50%～200%．并經(jīng)過光致聚合作用，用紫外光固化15min后制備完成，得到圖3d所示的單疇結(jié)構(gòu)．LCEs由交聯(lián)的主鏈液晶單元和(或)....

圖4熱致線圈封裝后的LCEs實物圖

LCEs制備成功后，采用Ecoflex(Ecoflex-00-30)對液態(tài)金屬熱致動線圈進(jìn)行封裝．Ecoflex是鉑催化的有機硅，用途廣泛且易于使用．因PDMS與Ecoflex透明、柔軟、粘合性較好，都被經(jīng)常用來作為封裝材料．此處選擇Ecoflex是因為文中心室泵的設(shè)計形變量大....

本文編號：3897946