随着人工心脏等机械循环支持装置在临床上的应用,血液相容性问题导致一系列术后并发症,包括溶血、血栓和消化道出血等,已经成为人工心脏发展的最大障碍。研究者们针对血液机械损伤问题通过设计搭建体外血液剪切平台进行大量的研究,发现在非生理性环境中血液的损伤程度取决于剪切速率和暴露时间两个参数的大小,但目前关于这两个参数导致的确切血液损伤规律尚不明确,关于导致患者术后消化道出血的血管性血友病因子（von Willebrand Factor,VWF）的研究也不够深入。此外,在这些研究中采用的血液剪切装置普遍存在着结构缺陷影响实验结果,不利于血液损伤规律的研究。针对以上问题,本课题基于机制分析与数值模拟相结合设计了两种可以减少实验误差的新型Taylor-Couette血液剪切装置,并分别搭建了可模拟短暴露时间高剪切速率和长暴露时间低剪切速率状态的体外血液剪切实验平台,进行了血液损伤规律的研究,研究成果如下:（1）设计了两种可以减少血液额外损伤的新型Taylor-Couette血液剪切装置,一种用于研究高剪切速率、短暴露时间血液损伤规律的机械式Taylor-Couette血液剪切装置,另一种用于研究低剪切速率、长暴露时间血液损伤规律的磁悬浮Taylor-Couette血液剪切装置。根据两种装置的不同特性搭建模拟人工心脏不同状态的体外血液损伤平台。结果表明两种血液剪切装置可以有效的用于血液损伤规律的研究。（2）利用机械式Taylor-Couette血液剪切装置内部容积较小、可产生较高剪切速率的特点,搭建血液瞬时剪切实验平台研究红细胞的损伤规律。对血液进行短暴露时间高剪切速率的剪切实验制备检测样品,通过对各样品溶血指数的分析计算并使用MATLAB软件进行回归拟合,最终得到溶血指数关于剪切速率和暴露时间的经验公式。实验结果表明溶血指数与剪切速率和暴露时间的关系符合幂律模型,并发现造成严重溶血的剪切速率阈值约为21000 1/s,暴露时间阈值在1.2 s。（3）针对人工心脏中部分血液会循环暴露在非生理性环境中的状况,利用磁悬浮Taylor-Couette血液剪切装置搭建血液循环剪切实验平台研究VWF的损伤规律。通过分析高分子量VWF多聚体与低分子量VWF多聚体含量的变化以及VWF抗原和活性含量的变化,总结出关于VWF的损伤规律。研究结果表明,VWF的损伤主要表现为高分子量VWF多聚体含量的减少与低分子量VWF多聚体含量的增加,以及VWF活性的降低,但是VWF总量并不会发生显著的变化。此外,实验中造成严重VWF损伤的剪切速率阈值介于10000至15000 1/s之间,暴露时间阈值介于10至20 min之间。本文设计的实验装置可为血液损伤评价标准的建立提供装置方面的参考,同时实验结果能够为人工心脏等血液接触类医疗设备的设计优化提供一定的指导。