CN101794157B - 管外线性控制流量的装置 - Google Patents

Abstract

一种管外线性控制流量的装置，包括有设置在底座7上的两根导轨3，导轨3从上至下设置有定位卡板1、导轨压板4，在导轨压板4的下部设有底部带螺孔的U型槽5，丝杆8穿过U型槽5与底座7上的电机6的动力输出端相连，把橡胶软管放入由定位卡板1、导轨压板4与二根导轨3形成的闭合空间中的下抛物面9上，固定定位卡板1，电机6带动丝杆8转动，通过U型槽5拖动导轨压板4沿着导轨3上下运动，导轨压板4实现对周长恒定的橡胶软管内孔的截面积发生变化，导致流量的变化，具有避免因为直接接触培养液而每次必须进行消毒的特点。

Description

管外线性控制流量的装置

技术领域

本发明属于体外仿生血液循环系统中培养液流量控制技术领域，特别涉及一种管外线性控制流量的装置。

背景技术

用于组织工程心脏瓣膜(tissue engineering heart valve，TEHV)培养的生物反应器(bioreactor)是体外培育TEHV的人工装置，它能够产生脉动流场(pulsatile flow)，模拟瓣膜在体内的血液流动力学环境，对于TEHV的构建研究具有重要的意义。已有的研究表明，在生物反应器流体的脉动应力作用下可以影响细胞的形态，促进种子细胞外基质的分泌及细胞生长与增殖，使之具有更好的机械稳定性。当然这种生物反应器也能够应用在具有同样要求的血管重建等生物工程领域。

日常生活中人体血液循环系统一般用以下参数来描述：动脉中血流对血管压强的最大值和最小值就是通常所说的高血压与低血压，高、低血压之差就是血压差，简称压差；而变化速度的快慢就是其心率，一般用来表示每分钟变化多少次。除此以外，不同的人高低血压和心率不同，即使对于同一个人来说，不同年龄时期，这些参数也有所变化。所以分析一个在体内的心脏瓣膜的流体动力学环境，实际上就是按照一定规律周期性变化的一条压强曲线。这条最小值不为零的曲线可以等效为一个恒压直线与一个按照一定规律(比如正弦波)周期性变化的曲线的叠加。

又因为每人个体的差异以及种子细胞生长所需要的循序进的压强变化环境要求，这个体外模拟人体血液循环系统中压强曲线的恒压、差压以及变化频率参数都必须根据需要能够自动或者手动进行调节；其中恒压调节可以通过控制串联在管路中的电动阀门开度直接控制流量并进而控制压强来实现，差压调节可以通过专门设计的差压调节器来实现，而频率的变化则利用模拟心脏的动力装置中的控制电路来完成。另外，所有管路和连接控制部件的消毒处理等等环节都是整体设计时必须同时必须予以考虑的一个重要因素，而动力装置中的心率调节和差压调节器中的差压调节已经实现了不接触培养液的有效调节，只有串接在培养液流动的管路中用来控制平均压强的电动阀门直接与培养液接触，而该重达28公斤的电动阀门给每次使用结束后的消毒处理带来很大困难。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种管外线性控制流量的装置，根据培养液流动管道为D_N10mm的橡胶软园管截面可形变的特点，利用控制电机带动丝杠旋转来使得具有一定形状的下压片沿着导轨上下直线运动，橡胶软园管在此压强下发生形变，从而引起橡胶软园管内孔截面积的变化，具有避免因为直接接触培养液而每次必须进行消毒的特点。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种管外线性控制流量的装置，包括有设置在底座7上的两根导轨3，导轨3从上至下设置有定位卡板1、导轨压板4，在导轨压板4的下部设有底部带螺孔10的U型槽5，丝杆8穿过U型槽5与底座7上的电机6的动力输出端相连。

所述的导轨压板4中部设为向下弯曲的抛物面9。

所述的抛物面9能够使得置于其上的周长恒定的软园管内孔的截面发生形变时，软园管内孔的截面积大小变化与导轨压板4进退距离成线性关系。

由于本发明是根据培养液流动管道为D_N10mm的橡胶软园管可形变的特点，利用电机6带动丝杠8旋转伸缩，使得具有一定形状的导轨压板4沿着导轨3上下直线运动，橡胶软园管在此压强下发生形变，从而引起橡胶软园管截面积的变化，如果在培养液压强恒定的情况下，而且其内孔截面积的变化与下压片进退距离成正比，则可实现在不直接接触培养液的前提下，通过施加压强改变橡胶软园管内孔截面积的方法完成对培养液流量的调节，进而完成对阀门前面培养液压强的调节功能，具有避免因为直接接触培养液而每次必须进行消毒的特点。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明定位卡板1的结构俯视图。

图3为本发明导轨压板4的结构俯视图。

图4为本发明U型槽5的结构俯视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作进一步详细说明。

参见图1、2、3、4，一种管外线性控制流量的装置，包括有设置在底座7上的两根平行的导轨3，导轨3从上至下设置有定位卡板1、导轨压板4，在导轨压板4的下部设有底部带螺孔的U型槽5，丝杆8穿过U型槽5与底座7上的电机6的动力输出端相连。所述的导轨压板4中部设为向下弯曲的抛物面9。橡胶软管2放入由通过定位卡板1、导轨压板4与二根导轨3形成的闭合空间中的下抛物面9上。

本发明的工作原理是：

对于周长恒定软园管的截面发生形变的规律如果按照抛物线形式变化时，则其内孔截面积大小与导轨压板4进退距离成线性关系，所以通过抛物面9结构的导轨压板4作为动压板使周长恒定的软园管受到压强时产生截面形变，而这种情况下其内孔截面积大小变化与导轨压板4进退时的距离成线性关系，如果在培养液流动速度恒定的情况下，因为流量等于截面积与培养液流动速度的乘积，所以即可实现对于流量的线性控制，进而完成对阀门前面培养液压强的调节功能。

具体操作步骤：先把固定定位卡板1的螺丝松开，旋转90度后，把直径为DN10的橡胶软管放入由通过定位卡板1、导轨压板4与二根导轨3形成的闭合空间中的下抛物面9上，然后将定位卡板1回转后固定。接通电源开关，则控制系统中的压强传感器将采集到的信号提供计算机进行判断后，继而发出指令，根据指令要求驱动电路使得电机6带动与之连接在一起的丝杆8转动，通过带有螺孔的U型槽5拖动与之连接在一起的导轨压板4沿着导轨3上下运动，利用抛物面形状的导轨压板4实现了对周长恒定的橡胶软管内孔的截面积发生形变，导致流量的变化，从而进一步实现对阀门前培养液压强的调节作用。

实验证明：当电机6带动与之连接在一起的丝杆8转动，进而通过带有螺孔的U型槽5拖动与之连接在一起的导轨压板4沿着导轨3上下做匀速运动时，其阀门前面培养液的平均压力与之近似成线性关系(因为实际中还涉及到培养液流动速度随着压力的变化等因素的影响)。

Claims (1)

1.一种管外线性控制流量的装置，其特征在于，包括有设置在底座（7）上的两根导轨（3），导轨（3）从上至下设置有定位卡板（1）、导轨压板（4），在导轨压板（4）的下部设有底部带螺孔的U型槽（5），丝杆（8）穿过U型槽（5）与底座（7）上的电机（6）的动力输出端相连，所述的导轨压板（4）中部设为向下弯曲的抛物面（9），所述的抛物面（9）能够使得置于其上的周长恒定的软园管的截面发生形变时,软园管内孔的截面积大小变化与导轨压板（4）进退距离成线性关系。

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