随着组织工程学和临床医学等学科的发展,组织工程心脏瓣膜在心脏瓣膜病的治疗中得到广泛使用。目前,组织工程心脏瓣膜的培养大多采用没有预适应功能的静态培养方式。在这种方式下培养出来的组织工程心脏瓣膜细胞黏附力较低,易于脱落,而且生理功能与正常细胞相比明显不足。　　 针对这些问题,本课题设计研制了一种具有体外预适应培养功能的脉动生物反应器。该反应器是以组织工程学为基础,结合自动控制学原理以及机械设计理论。采用模块化结构设计,主要由模拟心脏压缩机、培养腔、差压调节器、电动阀门、回液槽等功能模块构成。可以模拟心脏瓣膜在人体内的生长环境,尤其是能够模拟心脏跳动时所产生的搏动式流体环境,并且可以根据患者情况调整搏动式流体的压力与流量,同时该反应器能够与上位机通信,将反应器内压力以曲线的形式显示在上位机界面中,并通过上位机精确控制反应器内的压力。　　 研制脉动生物反应器的核心问题是如何模拟心脏瓣膜在人体内的生长环境。为此,需要一个稳定可靠,且输出压力和输出流量可调的直线往复运动装置。由于普通的直线往复运动装置存在体积大、易损耗、输出力量小的缺点,所以本课题设计一种新型直线电机。该直线电机以电机理论为基础,采用动磁分体式结构。同时利用单片机作为核心控制芯片,设计出可以输出可调正负直流脉冲的电机驱动系统。经过反复的实验论证,此直线电机运行可靠,最大输出压力和最大输出流量分别为180mmHg和80ml/s,均已达到设计要求。　　 目前,该脉动生物反应器样机已经提供给第四军医大学西京医院心外科国家重点实验室使用,虽然实验结果中压力曲线的变化与正常人体实际血压变化曲线存在着差别,但是已经基本达到预期目标。该脉动生物反应器能够较好的模拟心脏瓣膜在人体内的生长环境,并且稳定可靠,为最终走进临床应用奠定了坚实基础。