近日獲悉，我校研製了

可高速旋轉和泵流的全柔性磁懸浮泵

離心泵是人工心臟、人工肺等

醫療機械的核心部件

這種可穿戴、柔性、微型離心泵

為需要高速旋轉和液體輸送的醫療器械

開闢了“柔性發展”的可能

為後續人體穿戴和植入打下基礎

離心泵佔世界泵產量的80%以上，具有 高轉速、大流量液體輸運和低維護要求 的特點，是工業、家庭、醫學和科學研究中液體輸送常用的機械系統之一，也是許多醫療輔助裝置的重要組成部分，例如 心室輔助裝置 （VAD）、體外膜肺氧合 （ECMO） 機和透析機 等，為數百萬患有心血管疾病和慢性腎臟疾病的患者提供服務。 然而，現有的離心泵大多由機械剛性部件構成，體積和質量都比較大，無法隨時隨地的滿足使用需求，而且剛性的高速旋轉的轉子和固定的轉軸也會對血細胞等醫學流體產生損傷，影響患者健康。

針對以上痛點，天津大學精密儀器與光電子工程學院黃顯教授團隊研製了一種基於摺疊永磁薄膜和磁懸浮技術的柔性磁懸浮微型離心泵。該離心泵是可高速旋轉和泵流的全柔性磁懸浮泵，採用柔性轉子高速旋轉實現大流量液體輸運，能解決現有的剛性離心泵質量和體積依舊偏大的問題，可適用於血液、脂肪乳劑、冷卻液等液體，在人工心臟、透析、膜肺氧合和智慧衣物等方面具有廣闊的應用前景。黃顯介紹說：“這種可穿戴、柔性和微型離心泵得到有效應用，將改變患者的生活方式，讓他們在進行疾病治療的同時不影響日常活動，自由選擇使用時間和使用地點。此外，柔性材料的力學特性與身體組織和器官相容，更符合人體工程學，使得患者的使用體驗更加友好，更加適合長期穿戴使用。”該論文10月29日發表在Science Advances，第一作者為天津大學博士研究生周明行、碩士研究生祁志傑和夏祉強，天津大學教授黃顯、講師霍文星為文章的共同通訊作者。

柔性磁懸浮微型離心泵主要由 柔性磁性轉子、蝸殼型腔室、磁束縛環和柔性控制電路 四大部分組成。柔性磁懸浮微型離心泵透過獨特的磁懸浮設計，透過磁束縛環將磁性轉子以磁懸浮的方式穩定於蝸殼型腔室中，避免了磁性轉子與蝸殼腔室摩擦接觸造成的旋轉阻礙和能量損耗； 透過三相線圈和柔性控制電路控制磁性轉子在液體環境中高速旋轉，從而實現液體泵流。 針對不同的應用場景，黃顯團隊研發了體積從0。3 ~11。7 cm3，質量從0。3-12。8g不同的離心泵系統。該泵突破了柔性磁性轉動結構設計和製備技術、磁性薄膜的磁束縛技術和轉動薄膜的測試表徵技術。柔性泵的最大的體積和重量僅為現有剛性離心泵的1/20。

“整個系統的功耗在4W以內，長時間的流體輸運後，整個微泵的溫度不超過37°C， 不會對人體組織造成損傷 ，其柔性的結構可適應人體的運動進行一定程度的形變，且在不同的執行角度上均具有泵流能力，更符合人體工學的柔性材料和結構使得該泵更適合長期的穿戴使用，這 驗證了柔性材料和電路替代傳統剛性和旋轉部件的可能性，還展現了在全柔性人造器官領域和大型診療裝置的可穿戴化的應用潛力，將給廣大患者帶來更大的福祉。 ” 周明行說。