Experimental evaluation of mechanical heart support system based on viscous friction disc pump

Abstract

1 Кардиохирургическое отделение аорты и коронарных артерий ФГУ «Новосибирский научно-исследовательский институт патологии кровообращения имени академика Е.Н. Мешалкина» Минздрава России, Новосибирск, Российская Федерация 2 Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, Новосибирск, Российская Федерация Цель: экспериментальная оценка производительности дискового насоса вязкого трения, изучение взаи мосвязи междискового зазора и размеров входных и выходных отверстий и параметров производитель ности насоса. Материалы и методы. Для изучения характеристик и оптимизации конструкции дисково го насоса трения, предназначенного для перекачивания крови, был изготовлен макет насоса и стенд для его испытания. Габариты насоса задавались, исходя из медикобиологических требований для систем механической поддержки сердца и с учетом экспериментальных исследований наших коллег из Пен сильвании. Объемный расход рабочей жидкости измерялся поплавковым ротаметром Krohne VA40 c по грешностью измерений не более 1%. Значения давления в гидродинамическом контуре измерялись при помощи монитора производства фирмы «БиософтМ». Дросселирующее устройство позволяло менять гидравлическое сопротивление системы, имитируя общее периферическое сопротивление сердечносо судистой системы человека. Результаты. В ходе эксперимента получена линейная прямая зависимость между производительностью насоса и создаваемым им перепадом давления жидкости на входе и выхо де на насосе. Требуемые значения расхода (5-7 л/мин) и давления (90-100 мм рт. ст.) достигаются при частоте вращения ротора в диапазоне 2500-3000 об/мин. Показано, что увеличение входного диаметра до 15 мм не привело к значимому увеличению производительности насоса, а наибольшие значения про изводительности можно получить для величины междискового зазора 0,4-0,5 мм. Заключение. Спроек тированный и изготовленный экспериментальный макет дискового насоса для перекачивания жидкости показал принципиальную возможность использовать такую модель в качестве системы для механиче ской поддержки сердца.

Research on Energy-Efficient Disc Pumps: A Review on Physical Models and Energy Efficiency

“…It has been used as an alternative blood pump, and the adaptability analysis has also been gradually deepened [84][85][86]. Due to the special requirements in the blood pumping application, the bladeless disc pump has been used and researched [87][88][89][90].…”

Study of haemolytic properties of a disk-type pump

“…Нехватка донорских органов является актуальной проблемой современной трансплантологии [1][2][3]. Имплантируемые системы вспомогательного кровообращения способны заменить насосную функцию сердца от нескольких дней до нескольких месяцев [4,5].…”

“…Несмотря на высокую необходимость в системах вспомогательного кровообращения в клиниках России, приобретение зарубежных аналогов ограничено высокой стоимостью [9]. Кроме того, не существует ни одной модели, которая идеально отвечала бы всем медико-техническим требованиям и была бы полностью безопасна для длительного использования в качестве замены насосной функции сердца [1,10,11]. Разработка и внедрение новых систем вспомогательного кровообращения являются актуальными и востребованными в нашей стране.…”

“…Вследствие этого образуется мощное поле центробежной силы, которое создает равномерный гидравлический профиль скоростей и обеспечивает перекачку без пульсаций и вибраций. Пограничный слой не только передает кинетическую энергию, но и работает в качестве молекулярного буфера между поверхностью диска и кровью, минимизируя контакт форменных элементов крови и движущихся частей насоса [1,15,16, патенты США US8523539B2, US4403911].…”