21、生物陶瓷在心室辅助装置中的应用

生物陶瓷在心室辅助装置中的应用

1. 心室辅助装置（VADs）中轴和轴承的特点与需求

心室辅助装置（VADs）是复杂的设备，其设计和制造是一项多学科挑战，涉及医学、流体力学、机械设计、编程、模拟和控制等知识。此外，了解用于制造VADs的材料特性至关重要，因为使用不合适的材料可能会导致从设备故障到过早失效，或与患者身体产生负面相互作用，如炎症、排斥反应、溶血等问题。

VADs的发展经历了多个阶段：
- 第一代VAD模型试图模仿心跳。
- 第二代模型表明连续流泵可以长时间作用于人体，具有显著优势，如消除阀门、减小尺寸、减轻重量、降低能耗、减少振动和噪音。
- 这一发现为第三代模型设计铺平了道路，其基于具有流体动力支撑轴的离心泵概念。
- 最近，第四代模型采用了磁悬浮支撑的转子。

离心泵的核心元件之一是枢轴轴承系统，它支撑机械负载并高速运行。在这种条件下，它们可能会磨损，将碎片释放到血液中并缩短这些部件的使用寿命。此外，与血细胞接触时，蛋白质沉积物可能会在其表面堆积。因此，除了高强度外，还需要通过流体动力支撑或磁悬浮来尽量减少系统的摩擦。尽管磁悬浮几乎消除了运动部件之间的摩擦，但这两种解决方案可能会继续用于VADs的设计和制造中。

2. 材料特性的来源

选择用于制造项目各组件的材料主要基于其特性，但其他因素也可能很重要，如成本和制造方法，这与零件的设计直接相关。

材料的特性基本上由三个因素决定：
- 化学成分 ：决定了构成材料的原子之间将建立的键类型以及与之相关的能量。
- 晶体结构 ：源