检索结果-内蒙古大学图书馆

分析化学 2024年第1期52卷 93-101页

作者：顾乔张鑫杰刘尧包洋朱行杰陈亚伟苏州大学附属第三医院妇产科河海大学机电工程学院东南大学机械工程学院江苏省微纳生物医疗器械设计与制造重点实验室

提出了基于面投影微立体光刻三维（3D）打印复杂组合形截面微流道的加工方法，结合3D打印和聚二甲基硅氧烷（PDMS）倒模复刻技术研制了三阶梯和五阶梯两种截面的螺旋流道微流控芯片，流道尺寸精度可控制在20μm以内。基于制备的微流控... 详细信息

提出了基于面投影微立体光刻三维（3D）打印复杂组合形截面微流道的加工方法，结合3D打印和聚二甲基硅氧烷（PDMS）倒模复刻技术研制了三阶梯和五阶梯两种截面的螺旋流道微流控芯片，流道尺寸精度可控制在20μm以内。基于制备的微流控芯片，研究了10和6μm粒径的聚苯乙烯荧光粒子在阶梯形流道中的运动过程，结合仿真解析了阶梯形流道中微粒的惯性聚焦迁移机理。研究结果表明，在三阶梯流道中，10μm粒子具有3个聚焦平衡位置，分别在3个阶梯的内壁面附近，并且绝大多数粒子聚焦在流道内壁面的阶梯内；6μm粒子同样具有3个聚焦平衡位置，但在高流量时粒子会稳定聚焦在流道中心和外壁面的2个阶梯内。在五阶梯流道中，流量由低到高增加时，10μm粒子的聚焦平衡位置由1个变为2个，并且聚焦平衡位置逐渐向流道内壁面迁移，而6μm粒子则在整个流量范围内均具有稳定的2个聚焦平衡位置。实验结果表明，改变组合形截面的结构可以改变流道截面中二次流旋涡的数量、形态和强度，进而调控粒子的惯性聚焦平衡位置和聚焦束数量。本研究为生物细胞精准惯性操控提供了新思路，有助于推动惯性微流控技术在生物医学等领域中的应用。

关键词：微流控 3D打印复杂截面惯性聚焦二次流调控

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离心式血泵优化设计研究进展

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医用生物力学 2024年第3期39卷 552-558页

作者：张珂嘉吴鹏苏州大学机电工程学院人工器官研究所江苏苏州215131 东南大学机械工程学院江苏省微纳生物医疗器械设计与制造重点实验室南京211189

人工心脏(血泵)应兼具优良的水力学性能和血液相容性,血泵性能的提升依赖于良好的优化设计方法。本文对近年离心式血泵优化设计相关的工作进行总结,首先回顾数值模拟方法的进展,高保真度的流场数值模拟是进行血泵优化设计的先决条件;接... 详细信息

人工心脏(血泵)应兼具优良的水力学性能和血液相容性,血泵性能的提升依赖于良好的优化设计方法。本文对近年离心式血泵优化设计相关的工作进行总结,首先回顾数值模拟方法的进展,高保真度的流场数值模拟是进行血泵优化设计的先决条件;接着主要从叶轮、蜗壳、间隙等方面概括优化设计的参数敏感性研究;总结优化设计常用的几种方法,包括参数敏感性研究、正交优化、机器学习/遗传算法、拓扑优化;最后提出血泵优化设计的展望及存在的挑战。研究结果可为未来的血泵优化设计工作提供有益的借鉴和参考。

关键词：血泵叶轮蜗壳优化设计数值模拟

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复合型形态学特征联合流体力学对肾下型腹主动脉瘤破裂风险的评估

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影像诊断与介入放射学 2024年第2期33卷 102-107页

作者：徐健陈凯王相权肖华伟王铃吴鹏浙江省人民医院放射科浙江杭州310014 苏州大学机电工程学院江苏苏州215021 东南大学机械工程学院、江苏省微纳生物医疗器械设计与制造重点实验室江苏南京211189

目的探讨复合型几何形态学特征对腹主动脉瘤(AAA)破裂风险的影响,并进行流体力学分析。方法回顾性收集2019年6月—2023年8月行CTA检查的AAA未破裂患者25例(完整组)和同期检查进行性别和年龄1∶1配比的AAA破裂患者25例(破裂组)。比较两... 详细信息

目的探讨复合型几何形态学特征对腹主动脉瘤(AAA)破裂风险的影响,并进行流体力学分析。方法回顾性收集2019年6月—2023年8月行CTA检查的AAA未破裂患者25例(完整组)和同期检查进行性别和年龄1∶1配比的AAA破裂患者25例(破裂组)。比较两组患者之间AAA的形态学特征,筛选AAA破裂风险的影响因素,并进行流体力学分析。结果破裂组和完整组的瘤体最大直径(D_(max))、瘤颈直径(D_(neck))、瘤体最大直径/健康主动脉直径(D_(max)/DAO)、瘤体最大直径/瘤颈直径(D_(max)/D_(neck))、标准化动脉瘤范围(L_(nor))分别为(5.92±1.50)cm和(3.67±0.68)cm、(2.38±0.50)cm和(2.06±0.03)cm、(2.54±0.67)和(1.56±0.34)、(2.53±0.62)和(1.81±0.38)、(22.73±11.08)和(10.78±4.59);破裂组的形态学指标量值均高于完整组,其差异均具有统计学意义(t=6.947、2.563、6.567、4.952、4.982,P均<0.05)。其中D_(max)和D_(max)/DAO是AAA破裂风险的独立影响因素(OR分别为1.824、4.039,95%CI分别为1.459~6.251和3.261~9.155,P<0.05)。包含复合型形态学特征的多变量新模型对破裂风险分类的准确性高于仅包含D_(max)的常规模型(94%比88%)。破裂组和完整组AAA分别表现为Ⅲ型和Ⅱ型血流模式,并且破裂组AAA的低壁剪切力面积大于完整动脉瘤(73.9 cm^(2)比67.8 cm^(2))。结论结合形态学特征D_(max)、D_(max)/DAO和流体力学的血流模式和低壁剪切力面积有助于评估AAA的破裂风险。

关键词：体层摄影术,X线计算机 CT血管造影术腹主动脉瘤壁剪切力

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基于大涡模拟的磁悬浮血泵的正交实验优化设计研究

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医用生物力学 2024年第S1期39卷 62-62页

作者：吴鹏潘志刚东南大学机械工程学院江苏省微纳生物医疗器械设计与制造重点实验室南京214135 苏州大学机电工程学院人工器官研究所苏州215006

目的磁悬浮血泵避免了机械轴承引起的血液损伤,已大规模应用于临床治疗心衰。磁悬浮血泵实现了悬浮力和转子间隙大小的解耦,常采用较大的间隙以增强血液冲刷,降低间隙内应力,然而也导致血泵内湍流强度和血液损伤增加、水力学性能降低,... 详细信息

目的磁悬浮血泵避免了机械轴承引起的血液损伤,已大规模应用于临床治疗心衰。磁悬浮血泵实现了悬浮力和转子间隙大小的解耦,常采用较大的间隙以增强血液冲刷,降低间隙内应力,然而也导致血泵内湍流强度和血液损伤增加、水力学性能降低,使得预测水力泵性能的经验公式失效,给采用湍流模拟方法预测血泵性能、辅助优化设计带来挑战。本研究旨在利用大涡模拟方法发展磁悬浮血泵的正交实验优化设计方法,并研究不同湍流模拟方法对血泵优化设计的影响。方法利用大涡模拟方法,采用正交试验设计对自行研发的磁悬浮离心血泵进行了优化,研究流道主要设计参数间的主次关系及不同湍流模拟方法对血泵优化设计的影响。结果研究发现,对压头和效率影响最大的参数分别是叶顶间隙、出口安放角、包角和叶顶间隙、短叶片入口安放角、包角。叶顶间隙是影响最大的因素,且影响程度远大于其他因素。研究显示,对于不同湍流模拟方法,对血泵性能有关键影响的主要参数也不同;大涡模拟预测的性能曲线与实验值的吻合度最高,且预测的不同血泵模型的压头变化趋势与实验值相关性最高,可以更好的评估血泵性能、指导血泵优化设计。结论本研究为磁悬浮血泵的优化设计提供了科学方法和技术支撑。

关键词：大涡模拟磁悬浮血泵正交试验设计水力学性能机械轴承安放角泵性能包角

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基于代理模型的磁悬浮血泵加工误差对其性能影响的研究

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医用生物力学 2024年第S1期39卷 363-363页

作者：杜冠霆吴鹏李澍苏州大学机电工程学院苏州215000 东南大学机械工程学院江苏省微纳生物医疗器械设计与制造重点实验室南京210018 中国食品药品检定研究院北京100000

目的第3代磁悬浮血泵基准模型是体外血液损伤测试平台的关键环节。而加工精度、转子位移等因素将对其性能评估引入不确定度,其中流道加工精度对磁悬浮血泵性能的影响尚不明晰,本研究将考虑蜗壳加工误差对磁悬浮血泵性能不确定度的影响,... 详细信息

目的第3代磁悬浮血泵基准模型是体外血液损伤测试平台的关键环节。而加工精度、转子位移等因素将对其性能评估引入不确定度,其中流道加工精度对磁悬浮血泵性能的影响尚不明晰,本研究将考虑蜗壳加工误差对磁悬浮血泵性能不确定度的影响,对不同类型尺寸误差影响血泵性能的敏感性进行分析。方法综合流道影响与加工误差选取蜗壳研究参数,根据拉丁超立方抽样法设计得到计算样本,依据CFD的方法输出对应样本下的多维度性能预测结果,基于非侵入式多项式混沌展开方法构建血泵性能预测代理模型并检验与修正,并基于蒙特卡洛方法对不确定性量化及参数敏感性分析。结果下间隙处的尺寸加工误差对基准血泵水力学性能影响较大,下间隙处越窄,压头及效率相对越高;而其溶血及血小板激活指数则受侧间隙处厚度的影响,基准血泵的血液相容性将随加工后侧间隙的减小而相对变差。血泵各性能指标主体呈正态分布且分布较为集中,其血液相容性整体保持稳定,极端溶血情况分布在间隙改变量较大位置。结论研究考虑了实际加工时的误差分布,对血泵基准模型性能进行不确定性量化及敏感性分析,明确所选蜗壳加工误差的影响,为磁悬浮离心式血泵基准模型性能标定提供了指导的意义。

关键词：加工误差血泵尺寸误差血液相容性代理模型加工精度不确定性量化误差分布

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胸腹主动脉夹层患者行TEVAR和行TEVAR、PMEG的血流动力学研究

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医用生物力学 2024年第S1期39卷 374-374页

作者：陈凯江旭东李晓强吴鹏苏州大学机电工程学院人工器官研究所苏州215137 东南大学机械工程学院江苏省微纳生物医疗器械设计与制造重点实验室南京南京中医药大学中西医结合鼓楼临床医学院血管外科南京210023

TEVAR手术常用于治疗胸腹主动脉夹层,植入支架以隔离近端破口,而对远端破口不进行干预。然而,近年研究表明,术后远端破口残留的患者发生破裂的风险明显高于无破口的患者,且破口附近的腹主动脉壁容易扩张而导致动脉瘤。因此,累及内脏区... 详细信息

TEVAR手术常用于治疗胸腹主动脉夹层,植入支架以隔离近端破口,而对远端破口不进行干预。然而,近年研究表明,术后远端破口残留的患者发生破裂的风险明显高于无破口的患者,且破口附近的腹主动脉壁容易扩张而导致动脉瘤。因此,累及内脏区的主动脉夹层需要二次治疗。但是,传统的支架如果植入内脏区域,将会阻断内脏动脉的血液供应。PMEG现在被认为是传统TEVAR治疗复杂主动脉夹层的有效替代方法,但会引起内脏动脉角度和面积的改变,进而造成血流动力学的改变。受目前影像学技术的限制,临床观察难以获得满意的结果。目的本研究对已经接受TEVAR和PMEG手术的患者进行特异性血流动力学模拟,评估TEVAR与TEVAR、PMEG两种手术方法对动脉的治疗的效果。方法对5例胸腹主动脉夹层患者治疗前后共计15个CTA重建特异性模型。采用从文献中提取的时变体积流量进行血流动力学模拟。通过时间平均壁剪应力、相对停留时间、内皮细胞活化潜能等血流动力学指标评价PMEG的术后效果。结果与PMEG术前模型相比,术后模型中大部分内脏动脉流速增加,内脏区动脉灌注效果得到提高。结论PMEG作为一种治疗累及内脏区远端撕裂的复杂主动脉夹层的新技术,可以有效地恢复内脏动的血运重建。

关键词：主动脉夹层血流动力学指标影像学技术动脉灌注动脉流速血运重建治疗前后壁剪应力

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基于Liutex涡识别方法的腹主动脉瘤破裂风险预测研究

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医用生物力学 2024年第S1期39卷 370-370页

作者：吴鹏许振辉王义乾郑庭辉东南大学机械工程学院江苏省微纳生物医疗器械设计与制造重点实验室南京210018 苏州大学机电工程学院人工器官研究所苏州215137 苏州大学数学科学学院计算科学研究院苏州215006 四川大学建筑与环境工程学院力学科学与工程系成都610065

腹主动脉瘤(AAA)会导致较高的发病率和死亡率,治疗依赖于开放手术或血管内修复。临床上常采用腹主动脉瘤的最大直径来判断AAA的破裂的风险。然而尸检研究显示,13%的患者在较小直径处破裂,还有一些动脉瘤直径很大(>55 mm)却没有破裂。... 详细信息

腹主动脉瘤(AAA)会导致较高的发病率和死亡率,治疗依赖于开放手术或血管内修复。临床上常采用腹主动脉瘤的最大直径来判断AAA的破裂的风险。然而尸检研究显示,13%的患者在较小直径处破裂,还有一些动脉瘤直径很大(>55 mm)却没有破裂。AAA内血流动力学的变化是AAA破裂的主要原因之一。因此需要将有血流动力学功能指标与形态学指标结合,才能更好的预测AAA的破裂风险。AAA由于流动截面积突然扩大,易形成漩涡,研究表明AAA内漩涡与AAA破裂有较高关联。但是目前缺乏可准确量化AAA内漩涡强度的判据。目的本研究将Liutex涡识别方法与血流动力学指标以及形态学指标相结合来判断腹主动脉瘤破裂风险,旨在确定Liutex涡识别方法在AAA破裂中的预测价值。方法和结果根据收集的40例腹主动脉瘤患者CTA数据重建患者特异性模型,对患者特异性模型进行血流动力学模拟获取血流动力学指标参数壁剪应力(WSS),压降(Δp)等参数,同时结合第三代涡识别方法获取漩涡强度,极值位置等参数来预测腹主动脉瘤破裂风险,结果发现,引入第三代涡识别方法后能够更精确判断腹主动脉瘤破裂和非破裂,从而提高对腹主动脉瘤破裂的风险预测能力。

关键词：血流动力学指标腹主动脉瘤形态学指标壁剪应力风险预测数据重建 AAA 功能指标

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血管支架耦合系统血流动力学数值模拟与实验研究

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东南大学学报（自然科学版） 2012年第6期42卷 1089-1093页

作者：顾兴中程洁李俐军倪中华东南大学江苏省微纳生物医疗器械设计与制造重点实验室南京211189 东南大学苏州研究院苏州215123

针对预防血管支架植入后再狭窄的需求,分别用数值模拟和实验测试的方法研究了血管支架耦合系统的血流动力学因素.采用有限体积法的基于算子分裂的压力隐式算法进行了脉动流状态下的壁面剪应力分析,结果表明:壁面剪应力的最小值总是出现... 详细信息

针对预防血管支架植入后再狭窄的需求,分别用数值模拟和实验测试的方法研究了血管支架耦合系统的血流动力学因素.采用有限体积法的基于算子分裂的压力隐式算法进行了脉动流状态下的壁面剪应力分析,结果表明:壁面剪应力的最小值总是出现在支架杆临近区域;任意时刻,壁面某个点的壁面剪应力与入口速度、入口加速度正相关,壁面剪应力值低于0.5 Pa区域面积与入口速度负相关;在一个心动周期的部分时刻,支架段内出现低于0.5 Pa的壁面剪应力,因此该区域为内膜增生易发区;支架杆壁厚与低壁面剪应力区域面积正相关;支架杆宽度与壁面剪应力基本无关.采用电化学方法定量测试了在模拟血管内植入支架前与植入支架后的壁面剪应力平均值.结果表明:实验数据与数值分析结果具有较好的一致性,所提出的实验方法是对血流动力学模拟方法的合理补充和有效验证.

关键词：血管支架再狭窄血流动力学壁面剪应力

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食管支架径向支撑性能

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东南大学学报（自然科学版） 2011年第5期41卷 987-991页

作者：王果倪中华倪晓宇龙志红顾兴中东南大学江苏省微纳生物医疗器械设计与制造重点实验室南京211189 苏州市微纳生物医疗器械设计与制造重点实验室苏州215123 南京林业大学机械电子工程学院南京210037

针对目前编织型食道支架支撑性研究存在的问题,完成了支架几何模型及有限元模型的创建、材料模型的选取以及边界条件的设置,提出了基于有限元分析的食管支架径向支撑力计算方法,并对不同头数、不同丝径、不同导程支架的径向支撑力进行分... 详细信息

针对目前编织型食道支架支撑性研究存在的问题,完成了支架几何模型及有限元模型的创建、材料模型的选取以及边界条件的设置,提出了基于有限元分析的食管支架径向支撑力计算方法,并对不同头数、不同丝径、不同导程支架的径向支撑力进行分析.分析结果显示:头数越多,径向支撑力越大;丝径越大,径向支撑力越大;导程越大,径向支撑力越小.支撑力体外测试结果与有限元分析结果一致,证明数值模拟方法是合理有效的.最后,得出了优良支撑性能支架的参数选择范围:头数为22或24,丝径0.18～0.22 mm,导程60～70 mm.数值模拟方法与实验相结合能为食管支架的临床选择提供重要的参考价值.

关键词：食管支架径向支撑力有限元编织型

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3ω法测量纳米流体热导率

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化工学报 2011年第S1期62卷 42-47页

作者：王建立朱建军宋辰兴张兴东南大学机械工程学院江苏省微纳生物医疗器械设计与制造重点实验室江苏南京210096 清华大学航天航空学院传热与能源利用北京市重点实验室北京100084

设计加工了可用于3ω法测量导电流体热导率的实验装置,推导了衬底/绝缘层/流体系统中加热器温度振荡量的表达式,进而研究了绝缘层对流体热导率测量结果的影响。结果表明,当加热器宽度远小于热渗透厚度时,加热器温度振荡量的实部随对数... 详细信息

设计加工了可用于3ω法测量导电流体热导率的实验装置,推导了衬底/绝缘层/流体系统中加热器温度振荡量的表达式,进而研究了绝缘层对流体热导率测量结果的影响。结果表明,当加热器宽度远小于热渗透厚度时,加热器温度振荡量的实部随对数频率增加而线性减小,通过拟合对应的斜率可得流体和衬底材料的热导率之和;当绝缘层热无限薄时,绝缘层对流体热导率测量结果的影响可以忽略;纳米流体有效热导率随多壁碳纳米管浓度的变化关系与Hamilton-Crosser模型的理论预测结果吻合较好。

关键词： 3ω法绝缘层多壁碳纳米管纳米流体热导率

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