人工心脏瓣膜试验机设计+CAD图纸(2)
自1960年Harken[1]和Starr[2]第一次成功将人工瓣膜植入人体心脏以来，人工瓣膜在几十年内经历了几代的发展，出现了多种材料与实施方法，为人造瓣膜治疗瓣膜性心脏病提供了越来越有效、安全以及方便的器械及技术支持。
最先应用于临床的是机械瓣膜，采用金属和热解碳材料制得，历经几十年的发展，现在以两个叶片全部采用纯热解碳材料为发展趋势。生物瓣的出现略晚于机械瓣，1965年Binet等首次将猪主动脉瓣直接植入人体，1968年Carpentier等改进了生物瓣的工艺，为生物瓣的商业化奠定了基础。由于机械瓣和生物瓣都存在着一定的缺点，因此，以解决这2种瓣膜缺点为目的设计出了理论上最完美的瓣膜，即组织工程心脏瓣膜，但是此种瓣膜目前也存在着一些技术上的问题，还没有应用于临床。
以上介绍的传统型瓣膜都需要行开胸以及心包切开术才能植入瓣膜，随着介入医学的发展，介入瓣膜技术出现了，2000年Bonhoeffer等报道了瓣膜支架成功进行肺动脉瓣膜置换术的临床应用，从此经导管瓣膜置换技术走进临床，一种新的瓣膜植入技术即将逐渐成熟起来。
1.2人工心脏瓣膜的形式与其材料
1.2.1机械瓣膜
人工机械瓣膜自从诞生之日起，经历了3代产品。
第一代人工机械瓣膜：笼球瓣和笼碟瓣。这一代瓣膜是由金属笼架和硅橡胶球型瓣阀组成[3]，属周围血流型，跨瓣压差大，血流动力学性能较差，血栓栓塞率较高，目前基本已被弃用。
第二代人工机械瓣膜：侧倾碟瓣。碟片具有各向同性热解碳涂层、瓣架由金属整体加工而成、瓣柱无焊接[8]，属于半中心血流型，跨瓣压差较小，血栓栓塞较低，血流动力学明显优于第一代机械瓣，目前应用较少。
第三代人工机械瓣膜：双叶瓣。双叶瓣有2个叶片，瓣叶打开合理，开口面积大，为中心血流型，是目前应用最广泛的机械瓣。由于不同公司的设计不同，双叶瓣在材料选择和结构设计上稍微有所差别，有的是金属瓣环配合热解碳瓣叶、有的是瓣环瓣叶全为热解碳涂层、有的是瓣环瓣叶为全热解碳、有的是瓣叶为含钨热解碳。
热解碳是截至目前公认最好的制作机械瓣膜的材料，是利用流化床沉积炉高温热解碳源气体、产生游离的C原子、C原子再通过共价结合的方式沉积在石墨基体上制备而成，其硬度和强度很高、耐磨性好、生物相容性好、质量轻、加工性能好，因此很适合做机械瓣膜[4-5]。所以，目前市场上主要产品的瓣架和瓣叶完全采用热解碳材料来制备，其中，以热解碳涂层最为广泛。纯热解碳产品把涂层做的很厚，最后再去掉基体，理论上防止了涂层脱落的可能，但是热解碳涂层太厚就很难保证性能，对工艺的要求也较高，因而会增加成本。钨化热解碳或者加入其它重金属元素的热解碳是为了增加显影效果，这些不同种类的热解碳在本质上并无大的区别。
热解碳性能的好坏完全取决于制备工艺的选择，工艺不同，制备出来的热解碳性能差别很大，包括强度、硬度，各向异性因子都会有所差异。制作机械瓣膜的热解碳性能必学满足一定条件，比如弯曲强度不得低于170MPa、热解碳必须为各向同性。制备热解碳的设备为流化床沉积炉，保证绝佳热解碳工艺的方法就是提供准确的温度、合适的碳源气体浓度以及稳定的床层面积，其中，温度和气体浓度是比较好控制的因素、床层面积会随着沉积的进行逐渐变大，因此需要采取措施调节变化的床层面积，只有这样才能制备出物理性能达标的热解碳。