CN102688046A - 实验动物空腔脏器及血管耐压力学测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种实验动物空腔脏器及血管耐压力学测试装置，属于动物实验用设备技术领域。该测试装置包括双通管、三通管、加压模块和压力检测记录模块，其中双通管、加压模块和压力检测记录模块均连通三通管，双通管的另一端连通密闭的待测空腔脏器或血管内。利用本发明的测试装置进行实验的过程中，通过加压模块对待测空腔脏器或血管内部进行加压，同时压力检测记录模块实时检测并记录压力数据，一旦空腔脏器或血管出现破裂，压力检测记录模块所记录的最高压力数据即为破裂压，从而使实验过程更为简单，观测更加直观，实验数据也更为精确，更具科学性，且本发明的实验动物空腔脏器及血管耐压力学测试装置的结构简单，成本低廉，应用范围较为广泛。

Description

实验动物空腔脏器及血管耐压力学测试装置

技术领域

本发明涉及医学实验用设备技术领域，特别涉及动物实验用设备技术领域，具体是指一种实验动物空腔脏器及血管耐压力学测试装置。

背景技术

在医学实验领域中，通常需要对特定的血管或脏器的耐压能力或张力进行实验，以确定其破裂压力，从而了解采用了具体药物或治疗方法的血管或脏器的恢复情况或吻合口的生长状况，进而判断相应的药物或治疗方法的治疗效果。

现有技术中，这样的实验通常是将组织（包括正常肠管、吻合口肠管、切口皮肤、血管等）置于测试仪器的两个抓手之间，对细胞加以10牛顿的张力，并以10毫米/分钟的速度进行拉开。通过压力描记软件进行记录和计算，因此以得知何处、何时破裂发生。(Klein M,KrarupPM,Burcharth J et al.Effect of Diclofenac on Cyclooxygenase-2 Levels and Early BreakingStrength of Experimental Colonic Anastomoses and Skin Incisions.Eur Surg Res 2010;46:26-31)

这样的实验方法虽然实现了对实验材料的机械加压和数据记录、计算。但是该技术使用抓手反向拉张的张力测试方法设计粗犷，并不能精确探测到组织细微的破裂变化，因此不可能很好地反映组织的受压后完整性，从而影响实验数据的精确性和科学性。

现有技术中也有采用Van der Ham等提供的测定法（Van der HamAC，Kort WJ，WeijimaIM，et a1．Efect of antibiotics in fibrin sealant on healing colonic anastomoses in the rat．Br J Sury，1992，79：525—528．）。该方法通过从大鼠肛门插入一细导尿管直至吻合口下缘2厘米处，以4号丝线环形扎紧。距吻合口2厘米的近端肠管，同样以4号丝线环形扎紧。腹腔内注入盐水，直至浸没肠管吻合口，然后尿管外接一个三通管，三通管另两端分别接血压计袖带两端，以绷带扎紧袖带，通过血压计气囊缓缓注入空气，同时观察吻合口，一旦有水泡溢出，则此时水银柱的高度即为吻合口的破裂压。

采用该实验方法通过观察气泡能检测到细微的脏器破裂，但是该装置使用手动方式进行加压不能精确、恒定的提高压力，而且在数据描记上将出现锯齿状的压力波动造成数据采集的不稳定。同时通过水银柱的压力变化来反映组织完整性的变化也并不科学，由于常用立柱式或台式水银血压计的刻度最小标记的数字是20mmHg，最小刻度为2mmHg，实验过程中需要同时目测组织的完整性（水泡溢出），又要观察水银柱的压力变化，还要手工记录取得的数值，因此数据的采集方式不够直观，无法提供能很好反映和收集保持组织完整性的压力变化的数据，导致实验结果缺乏科学性。

对于进行血管耐压实验，中国专利CN02265120.9，公开了一种用于检测血管吻合口爆破压的检测装置。该装置同样通过血压计气囊注入空气，并观察压力计的度数确定破裂压。该实验装置同样存在手动加压控制不精确，实验数据观察方式复杂，数据采集不直观，导致实验结果缺乏科学性的问题。

发明内容

本发明的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种能够直观观察和记录组织压力变化的数据，精确测量脏器破裂压，从而使实验过程更简单、直观，实验结果更精确，也更具科学性，且结构简单，成本低廉，应用范围较为广泛的实验动物空腔脏器及血管耐压力学测试装置。

为了实现上述的目的，本发明的实验动物空腔脏器及血管耐压力学测试装置具有如下构成：

该测试装置包括双通管、三通管、加压模块和压力检测记录模块，所述的双通管、加压模块和压力检测记录模块均连通所述的三通管，所述的双通管的另一端连通密闭的待测实验动物的空腔脏器或血管内。其中，所述的压力检测记录模块包括压力传感器、数据采集卡和压力数据显示仪，所述的压力传感器的检测端连通所述的三通管，该压力传感器的信号输出端连接所述的数据采集卡的输入端，所述的数据采集卡的输出端连接所述的压力数据显示仪。

该实验动物空腔脏器及血管耐压力学测试装置中，所述的压力传感器的量程范围为0～0.2MPa。

该实验动物空腔脏器及血管耐压力学测试装置中，所述的压力数据显示仪包括输入输出单元、主控单元、存储单元和显示单元，所述的输入输出单元、存储单元和显示单元均连接所述的主控单元，所述的输入输出单元连接所述的数据采集卡的输出端。

该实验动物空腔脏器及血管耐压力学测试装置中，所述的主控单元包括压力曲线绘制子单元和最大压力值检测单元，所述的压力曲线绘制子单元和最大压力值检测单元均分别连接所述的输入输出单元、存储单元和显示单元。

该实验动物空腔脏器及血管耐压力学测试装置中，所述的加压模块为气囊，所述的气囊连通所述的三通管。

该实验动物空腔脏器及血管耐压力学测试装置中，所述的加压模块为气泵，所述的气泵的出气口连通所述的三通管。

该实验动物空腔脏器及血管耐压力学测试装置中，所述的压力数据显示仪还包括气泵控制单元，所述的气泵控制单元连接所述的气泵。

该实验动物空腔脏器及血管耐压力学测试装置中，所述的气泵包括泵体、连通泵体的储气罐以及设置于泵体的过压保护单元。

该实验动物空腔脏器及血管耐压力学测试装置中，所述的气泵的最大出气气压为0.2MPa。

该实验动物空腔脏器及血管耐压力学测试装置中，所述的实验装置还包括节流阀，所述的气泵的出气口通过所述的节流阀连通所述的三通管。

该实验动物空腔脏器及血管耐压力学测试装置中，所述的双通管为接空腔脏器双通管或血管双通管，该接空腔脏器双通管或血管双通管的一端通过乳胶管连通所述的三通管。

采用了该发明的实验动物空腔脏器及血管耐压力学测试装置，其包括双通管、三通管、加压模块和压力检测记录模块，所述的双通管、加压模块和压力检测记录模块均连通所述的三通管，所述的双通管的另一端连通密闭的待测实验动物空腔脏器或血管内。在使用该装置进行实验的过程中，通过加压模块对待测空腔脏器或血管内部进行加压，同时压力检测记录模块实时检测并记录压力数据，一旦空腔脏器或血管出现破裂，压力检测记录模块所记录的最高压力数据即为破裂压，从而使实验过程更为简单，观测更加直观，实验数据也更为精确，更具科学性，且本发明的实验动物空腔脏器及血管耐压力学测试装置的结构简单，成本低廉，应用范围较为广泛。

附图说明

图1为本发明的实验动物空腔脏器及血管耐压力学测试装置的结构示意图。

图2为本发明的实验动物空腔脏器及血管耐压力学测试装置在实际应用中的结构示意图。

图3为本发明的实验动物空腔脏器及血管耐压力学测试装置中的接空腔脏器双通管或血管双通管的结构示意图。

图4为本发明的实验动物空腔脏器及血管耐压力学测试装置在实际应用中的压力曲线显示界面示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的技术页面，特举以下实施例详细说明。

请参阅图1所示，为本发明的实验动物空腔脏器及血管耐压力学测试装置的结构示意图。

在一种实施方式中，该装置包括双通管、三通管、加压模块和压力检测记录模块，所述的双通管、加压模块和压力检测记录模块均连通所述的三通管，所述的双通管的另一端连通密闭的待测的实验动物的血管或空腔脏器内。

在一种较优选的实施方式中，所述的压力检测记录模块包括压力传感器、数据采集卡和压力数据显示仪，所述的压力传感器的量程范围为0～0.2MPa，其检测端连通所述的三通管。该压力传感器的信号输出端连接所述的数据采集卡的输入端，所述的数据采集卡的输出端连接所述的压力数据显示仪。

在一种进一步优选的实施方式中，所述的压力数据显示仪包括输入输出单元、主控单元、存储单元和显示单元，所述的输入输出单元、存储单元和显示单元均连接所述的主控单元，所述的输入输出单元连接所述的数据采集卡的输出端。其中，所述的主控单元包括压力曲线绘制子单元和最大压力值检测单元，所述的压力曲线绘制子单元和最大压力值检测单元均分别连接所述的输入输出单元、存储单元和显示单元。压力曲线绘制子单元从输入输出单元实时获取压力值并绘制在一坐标平面上，并将该坐标平面通过所述的显示单元显示。所述的最大压力值检测单元从输入输出单元实时获取压力值，并实时将最大压力值通过所述的显示单元显示。

在另一种较优选的实施方式中，所述的加压模块可以为出气口连通所述的三通管的气囊或气泵。在采用气泵的实施方式中，所述的气泵包括泵体、连通泵体的储气罐以及设置于泵体的过压保护单元。气泵的出气口通过一个节流阀连通所述的三通管。该气泵的最大出气气压为0.2MPa。

在一种进一步优选的实施方式中，所述的压力数据显示仪还可以包括气泵控制单元，所述的气泵控制单元连接所述的气泵，用以控制气泵的出气气压，从而可使加压数据线性变化，不产生大幅波动，进而保证测得的组织破裂压数据的准确性。

在一种更优选的实施方式中，所述的双通管为接空腔脏器双通管或血管双通管，该接空腔脏器双通管或血管双通管的一端通过乳胶管连通所述的三通管。

在实际应用中，本发明的测试装置的各部件及其连接关系如图2所示，其包括：

1、接空腔脏器及血管双通，采用无毒害尼龙材料制作，一端通过乳胶管接三通接头，一端接受试空腔脏器或血管；该部件可按受试空腔脏器或血管直径的不同而做成多种规格，以适合不同实验之需。接空腔脏器及血管双通的结构如图3所示。受试空腔脏器或血管套入连接端后，用缝合线绑紧在连接端的凹槽内，以免滑脱。为减少绑线对受试空腔脏器或血管损伤而影响实验结果，也可用1厘米左右宽的胶布，在空腔脏器或血管和连接端接触处进行缠绕，加大连接的可靠性。

2、三通接头，采用无毒害材料制作的通用型三通接头，三端均通过乳胶管分别连接压力传感器、接肠双通和节流阀。三通接头的三端直径相同，连接相同管径的乳胶管，便于使用时任意连接。

3、节流阀，采用无毒害材料制作的通用型空气节流阀，实验中起到调控流量大小的作用，实现无极调压，利于获得更精确的实验数据。

4、气囊或气泵，气囊可采用血压计气囊，但压力增大的变化曲线会因手捏气囊的间歇性动作而呈现波段性。不过，这不影响测得肠壁破裂时的压力值结果。如果改用微型气泵供气，则不会有上述现象。气泵采用最大能产生0.2MPa气压的气泵，优选具有小型储气罐和过压保护装置的气泵。

5、压力传感器，首先要通过实验测得具体实验时可能的压力范围，以确定压力传感器的选型，否则会影响以后实验数据的精准度。在进行大鼠结肠壁破裂实验时，可采用自带放大电路（变送器）、量程在0~0.2MPa范围内、输出信号为0~5VDC、供电电源在10~24VDC之间、用于气体压力测量的压力传感器即可。如图2，其接线引脚分别连接供电电源的正、负极和数据采集卡的输入端。

6、数据采集卡，采用AMUSB-9101数据采集卡。如图2，其接线引脚与压力传感器的引脚相连，另一引脚与直流电源负极相连，其输出数据通过USB数据线连接到电脑（PC机）。对压力传感器的输出信号进行放大及A/D转换，并将数字信号通过USB端口输入至电脑处理。

7、直流电源，采用10~24VDC之间的开关电源即可。

8、电脑及分析软件，台式或笔记本电脑（预装Windows操作系统）。存储并显示实时压力曲线图，能显示最大压力值（即破裂前的压力峰值）。显示实时压力曲线图的界面如图4所示，其运行过程中实时绘制压力随时间变化的曲线图，横坐标为时间坐标（s），纵坐标为压力坐标（KPa），并实现以下功能：

（1）“文件”下拉菜单：“退出”，即终止运行、退出本系统；“图像保存”，其功能是将系统运行中产生的实验曲线图以位图格式（BMP）保存到本系统的安装路径下（图形文件名可自行命名）。

（2）实时显示实验过程中的最大压力（KPa），精确到小数点后3位。通常情况下，当实验进行到受试空腔脏器或血管壁破裂的瞬间，该值也达到最大。

（3）实时显示实验过程中的当前压力（KPa），精确到小数点后3位。

（4）“开始”按钮：系统启动后，按下此按钮即开始采集压力数据，左边图形窗口中即出现压力随时间变化的曲线图。本系统目前可检测的压力范围为0～80（KPa），有刻度显示的检测时间为120秒，但并不限于120秒。如需在120秒后继续观察实验进展情况，则可点击“清除曲线”按钮重新计时，并重新绘制后续实验曲线。

（5）“停止”按钮：按下此按钮即终止本系统的数据采集工作。

（6）“清除曲线”按钮：按下此按钮即可清除也已绘制和显示的曲线图及各压力值。

（7）显示计算机系统当前的日期和时间。

（8）在采用气泵进行加压的情况下，电脑还可以连接该气泵，控制气泵输出的气压，实现无极调压。

该实时压力曲线显示界面包括主窗体、数据保存窗体和module1模块。

其中，主窗体源代码如下：

数据保存窗体源代码如下：

Module1模块源代码如下：

在利用本发明的测试装置进行动物空腔脏器耐压力学测试的过程中，首先将实验动物麻醉；当麻醉成功后，将动物背部朝下固定在解剖固定装置上，刮去腹部毛发。如需动物存活，可根据实验要求使用消毒剂进行消毒，最后覆盖无菌巾。整个手术过程在无菌的条件下进行，首先，在腹部中央做切口，然后探查动物组织并暴露无误，使用外科技术切下足够测试需要长度的组织。在切下的组织近端插入接肠双通直至远端切口下缘2cm，以丝线环形扎紧。距近端切口边缘同样以4号丝线环形扎紧。而后利用本发明的装置进行充气并测压，实时记录压力曲线并获得破裂前的压力峰值。采用相类似的实验方法，也能将本发明的测试装置应用于实验动物的其他空腔脏器或血管的耐压力学测试中。

相较于现有技术，利用本发明的实验动物空腔脏器及血管耐压力学测试装置进行的动物实验，其对于整个加压过程和压力变化通过压力传感器和数据采集卡收集并使用电脑实施描记和监控。一旦组织的完整性有细微变化，本装置将第一时间捕捉到该时间点的压力变化，从而了解到为保持其完整性受试组织所能承受的最大压力，为实验提供科学数据。整个实验过程更为机械化、电子化，比现有技术提供的方法更科学、直观、简便和精确。

采用了该发明的实验动物空腔脏器及血管耐压力学测试装置，其包括双通管、三通管、加压模块和压力检测记录模块，所述的双通管、加压模块和压力检测记录模块均连通所述的三通管，所述的双通管的另一端连通密闭的待测实验动物空腔脏器或血管内。在使用该装置进行实验的过程中，通过加压模块对待测空腔脏器或血管内部进行加压，同时压力检测记录模块实时检测并记录压力数据，一旦空腔脏器或血管出现破裂，压力检测记录模块所记录的最高压力数据即为破裂压，从而使实验过程更为简单，观测更加直观，实验数据也更为精确，更具科学性，且本发明的实验动物空腔脏器及血管耐压力学测试装置的结构简单，成本低廉，应用范围较为广泛。

在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (12)

1.一种实验动物空腔脏器及血管耐压力学测试装置，其特征在于，所述的装置包括双通管、三通管、加压模块和压力检测记录模块，所述的双通管、加压模块和压力检测记录模块均连通所述的三通管，所述的双通管的另一端连通密闭的待测的实验动物空腔脏器或血管内。

2.根据权利要求1所述的实验动物空腔脏器及血管耐压力学测试装置，其特征在于，所述的压力检测记录模块包括压力传感器、数据采集卡和压力数据显示仪，所述的压力传感器的检测端连通所述的三通管，该压力传感器的信号输出端连接所述的数据采集卡的输入端，所述的数据采集卡的输出端连接所述的压力数据显示仪。

3.根据权利要求2所述的实验动物空腔脏器及血管耐压力学测试装置，其特征在于，所述的压力传感器的量程范围为0～0.2MPa。

4.根据权利要求2所述的实验动物空腔脏器及血管耐压力学测试装置，其特征在于，所述的压力数据显示仪包括输入输出单元、主控单元、存储单元和显示单元，所述的输入输出单元、存储单元和显示单元均连接所述的主控单元，所述的输入输出单元连接所述的数据采集卡的输出端。

5.根据权利要求4所述的实验动物空腔脏器及血管耐压力学测试装置，其特征在于，所述的主控单元包括压力曲线绘制子单元和最大压力值检测单元，所述的压力曲线绘制子单元和最大压力值检测单元均分别连接所述的输入输出单元、存储单元和显示单元。

6.根据权利要求2所述的实验动物空腔脏器及血管耐压力学测试装置，其特征在于，所述的加压模块为气囊，所述的气囊连通所述的三通管。

7.根据权利要求2所述的实验动物空腔脏器及血管耐压力学测试装置，其特征在于，所述的加压模块为气泵，所述的气泵的出气口连通所述的三通管。

8.根据权利要求7所述的实验动物空腔脏器及血管耐压力学测试装置，其特征在于，所述的压力数据显示仪还包括气泵控制单元，所述的气泵控制单元连接所述的气泵。

9.根据权利要求7所述的实验动物空腔脏器及血管耐压力学测试装置，其特征在于，所述的气泵包括泵体、连通泵体的储气罐以及设置于泵体的过压保护单元。

10.根据权利要求7所述的实验动物空腔脏器及血管耐压力学测试装置，其特征在于，所述的气泵的最大出气气压为0.2MPa。

11.根据权利要求7所述的实验动物空腔脏器及血管耐压力学测试装置，其特征在于，所述的实验装置还包括节流阀，所述的气泵的出气口通过所述的节流阀连通所述的三通管。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的实验动物空腔脏器及血管耐压力学测试装置，其特征在于，所述的双通管为接空腔脏器双通管或血管双通管，该接空腔脏器双通管或血管双通管的一端通过乳胶管连通所述的三通管。

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