CN102692330A

CN102692330A - 左心室辅助装置动力测试模型

Info

Publication number: CN102692330A
Application number: CN2012101382358A
Authority: CN
Inventors: 臧旺福; 周健; 潘钢; 陈霆; 刘强
Original assignee: Shanghai Jiaotong University
Current assignee: Shanghai Jiaotong University
Priority date: 2012-05-07
Filing date: 2012-05-07
Publication date: 2012-09-26

Abstract

本发明公开了一种左心室辅助装置动力测试模型，包括左心室辅助装置、流量测量容器、前负荷容器、后负荷容器、补液容器、第一导管、第二导管、第三导管、第四导管、第五导管、第一立柱和第二立柱。前负荷容器位于第一立柱处，并通过第一导管连接到左心室辅助装置的液体入口；后负荷容器位于第二立柱处，并通过第二导管连接到左心室辅助装置的液体出口；前负荷容器和后负荷容器的所在高度皆可调；流量测量容器通过第三导管与前负荷容器连通；后负荷容器的侧壁上有孔，该孔通过第四导管与流量测量容器连通；补液容器通过第五导管与所述流量测量容器连通。本发明可以为左心室辅助装置模拟不同的前、后负荷，从而测量其在不同前、后负荷下的工作参数。

Description

左心室辅助装置动力测试模型

技术领域

本发明涉及动力测试模型，尤其涉及一种用于左心室辅助装置的动力测试模型。

背景技术

根据世界卫生组织调查，目前心血管疾病占所有疾病的30%左右，预计至2020年，心血管疾病将占到所有疾病的40%。而各种心脏疾病有可能逐步进展演变为慢性心力衰竭，最终导致患者死亡。以心力衰竭病症为例，尽管心脏外科技术、心肌保护技术有长足的进步，但是在心脏术后，仍有患者因心功能低下，不能脱离体外循环。对于这些心力衰竭失代偿的患者，只有进行心脏移植方能挽救其生命，但供心来源又已经成为全球面临的难题。由于多数的心血管疾病最终影响到左心室的功能，所以左心室辅助装置(Left Ventricular Assist Device，LVAD)在心血管治疗领域具有很重要的应用研究价值。

左心室辅助装置通过辅助泵将左心的血液引流到泵内再注入主动脉系统，部分或完全替代左心室的泵血功能，也即人造血泵，从而减轻左心室负担，保证全身组织、器官的血液供应。目前，左心室辅助装置主要用于辅助心脏完成泵血工作，是当前医疗设备领域研究的热点之一。在左心室辅助装置的各种工作参数中，动力性能参数是最为关键的一系列参数，它反映了左心室辅助装置在运行中所能产生的实际输出压力和流量。这些参数必须达到特定的生理要求，为了满足临床应用的需要，通常需要进行大量的动物实验来测试左心室辅助装置的动力性能参数。例如，测量左心室辅助装置在一定的前负荷和/或后负荷下的实际输出压力和流量。其中，前负荷是指心肌收缩之前所遇到的阻力或负荷，即在舒张末期，心室所承受的容量负荷或压力；后负荷是指心肌收缩之后所遇到的阻力或负荷。但是，这样的实验测试往往时间长、耗费多，从而延长了左心室辅助装置的研发周期，并且增加了成本。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种左心室辅助装置动力测试模型，在对左心室辅助装置进行正式动物实验之前，利用这种人工的体外模型来测试该左心室辅助装置的工作状态，并对其动力性能进行评价。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种左心室辅助装置动力测试模型，测量左心室辅助装置在一定的前负荷或后负荷下的实际输出压力和流量。

为实现上述目的，本发明提供了一种左心室辅助装置动力测试模型，其特征在于，包括左心室辅助装置、带有刻度的流量测量容器、带有刻度的前负荷容器、带有刻度的后负荷容器、带有刻度的补液容器、第一导管、第二导管、第三导管、第四导管、第五导管、带有刻度的第一立柱和带有刻度的第二立柱；所述前负荷容器位于所述第一立柱处，并通过所述第一导管连接到所述左心室辅助装置的液体入口；所述后负荷容器位于所述第二立柱处，并通过所述第二导管连接到所述左心室辅助装置的液体出口；所述前负荷容器和所述后负荷容器的所在高度皆可被调节；所述流量测量容器通过所述第三导管与所述前负荷容器连通；所述后负荷容器的侧壁上有孔，所述孔通过所述第四导管与所述流量测量容器连通；所述补液容器通过所述第五导管与所述流量测量容器连通。

进一步地，所述第三导管上设置有第一阀门，所述第一阀门控制所述第三导管的通断。

进一步地，所述第五导管上设置有第二阀门，所述第二阀门控制所述第五导管的通断

进一步地，所述补液容器在所述流量测量容器的上方。

进一步地，所述流量测量容器在所述前负荷容器的上方。

进一步地，所述前负荷容器中的液体的液面相对于所述左心室辅助装置的所述液体入口的高度与所述左心室辅助装置的前负荷成正比，所述高度通过所述第一立柱上的所述刻度读出。

进一步地，所述后负荷容器中的液体的液面相对于所述左心室辅助装置的所述液体出口的高度与所述左心室辅助装置的后负荷成正比，所述高度通过所述第二立柱上的所述刻度读出。

进一步地，所述液体为蒸馏水或琥珀酰明胶注射液。

进一步地，所述琥珀酰明胶注射液的浓度为20g/500ml。

进一步地，所述流量测量容器、所述前负荷容器、所述后负荷容器和所述补液容器的容量皆为3升。

在本发明的较佳实施方式中，使用本发明的左心室辅助装置动力测试模型测量了左心室辅助装置在设定的前负荷下的输出压力。首先调节前负荷容器的所在高度，以调节前负荷容器中的液体的液面相对于左心室辅助装置的液体入口的高度，从而使前负荷达到设定值。打开第一阀门，以使流量测量容器中的液体能够通过第三导管进入前负荷容器中为前负荷容器补液，从而保持前负荷容器中的液体的液面高度不变，以维持前负荷的设定值。左心室辅助装置通过第一导管将前负荷容器中的液体从左心室辅助装置的液体入口引入左心室辅助装置中，并从左心室辅助装置的液体出口泵出。泵出的液体从第二导管进入后负荷容器，当该液体在后负荷容器中的液面不再上升时，测量该液面相对于左心室辅助装置的液体出口的高度，即可获得左心室辅助装置在此设定的前负荷下的输出压力。

在本发明的另一较佳实施方式中，使用本发明的左心室辅助装置动力测试模型测量了左心室辅助装置为达到设定的后负荷标准而需要的前负荷。首先调节后荷容器的所在高度，以调节后负荷容器的侧壁上的孔相对于左心室辅助装置的液体出口的高度，从而使后负荷达到设定值。左心室辅助装置通过第一导管将前负荷容器中的液体从左心室辅助装置的液体入口引入左心室辅助装置中，并从左心室辅助装置的液体出口泵出。泵出的液体从第二导管进入后负荷容器，过多的液体将从后负荷容器的孔通过第四导管进入流量测量容器。调节前负荷容器的高度，以调节前负荷容器中的液体的液面相对于左心室辅助装置的液体入口的高度，直到后负荷容中的液体不再从孔流出。测量此时前负荷容器中的液体的液面相对于左心室辅助装置的液体入口的高度，以得到左心室辅助装置为达到设定的后负荷标准而需要的前负荷。

在本发明的又一较佳实施方式中，使用本发明的左心室辅助装置动力测试模型测量了左心室辅助装置在设定的后负荷下的输出流量。首先关闭第一阀门和第二阀门，然后调节后荷容器的所在高度，以调节后负荷容器的侧壁上的孔相对于左心室辅助装置的液体出口的高度，从而使后负荷达到设定值。左心室辅助装置通过第一导管将前负荷容器中的液体从左心室辅助装置的液体入口引入左心室辅助装置中，并从左心室辅助装置的液体出口泵出。泵出的液体从第二导管进入后负荷容器，并从后负荷容器的孔通过第四导管进入流量测量容器。测量进入流量测量容器中的液体的容量及测试的时间，可以得到左心室辅助装置在设定的后负荷下的输出流量。

由此可见，本发明的左心室辅助装置动力测试模型可以为左心室辅助装置模拟不同的前、后负荷，从而测量左心室辅助装置在不同的前、后负荷工作环境下的工作参数。通过使用本发明的左心室辅助装置动力测试模型能够方便、快速地测量左心室辅助装置在设定的前负荷下的输出压力、左心室辅助装置为达到设定的后负荷标准而需要的前负荷和左心室辅助装置在设定的后负荷下的输出流量，从而为缩短左心室辅助装置的研发周期、降低左心室辅助装置的研发成本创造了条件。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明的左心室辅助装置动力测试模型的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明的左心室辅助装置动力测试模型包括左心室辅助装置1、流量测量容器2、前负荷容器3、后负荷容器4、补液容器5、第一导管61、第二导管62、第三导管63、第四导管64、第五导管65、第一阀门71、第二阀门72、第一立柱81和第二立柱82。其中，流量测量容器2、前负荷容器3、后负荷容器4和补液容器5上皆带有刻度以显示容量，第一立柱81和第二立柱82上皆带有刻度以显示高度。

前负荷容器3位于第一立柱81处，并通过第一导管61连接到左心室辅助装置1的液体入口11；后负荷容器4位于第二立柱82处，并通过第二导管62连接到左心室辅助装置1的液体出口12。前负荷容器3和后负荷容器4的所在高度皆可调，调节这两者的高度就可以调节施加到左心室辅助装置1上的前负荷和后负荷。具体地说，前负荷容器3中的液面相对于左心室辅助装置1的液体入口11的高度与左心室辅助装置1的前负荷成正比，后负荷容器4中的液面相对于左心室辅助装置1的液体出口12的高度与左心室辅助装置1的后负荷成正比，这两个高度可以通过第一及二立柱81、82上的刻度读出。

如图1所示，在本实施例中，第一立柱81和第二立柱82分别设置在左心室辅助装置1的两侧。其中，第一立柱81在左心室辅助装置1的左侧，第二立柱82在左心室辅助装置1的右侧，两者之间的距离为90厘米。然而需要指出的是，第一立柱81和第二立柱82的位置设置可以有多种选择，使用者可以恰当地布置第一立柱81、第二立柱82和左心室辅助装置1，以适应测试的需要。另外，在本实施例中，第一立柱81和第二立柱82的高度均为200厘米。使用者也可以根据其需要选择不同高度的第一立柱81和第二立柱82。

在本实施例中，在前负荷容器3的上方设置有流量测量容器2，流量测量容器2通过第三导管63与前负荷容器3连通，第三导管63上设置有第一阀门71以控制第三导管63的通断。当第一阀门71打开时，第三导管63为通路，流量测量容器2中的液体可以通过第三导管63进入前负荷容器3；当第一阀门71闭合时，第三导管63为断路，流量测量容器2中的液体不能通过第三导管63进入前负荷容器3。

后负荷容器4的侧壁上有孔41，孔41通过第四导管64与流量测量容器2连通。如果后负荷容器4中的液体的液面高于孔41的位置，后负荷容器4中的液体将通过第四导管64进入流量测量容器2。

在本实施例中，在流量测量容器2的上方设置有补液容器5，补液容器5通过第五导管65与流量测量容器2连通，第五导管65上设置有第二阀门72以控制第五导管65的通断。当第二阀门72打开时，第五导管65为通路，补液容器5中的液体可以通过第五导管65进入流量测量容器2；当第二阀门72闭合时，第五导管65为断路，补液容器5中的液体不能通过第五导管65进入流量测量容器2。补液容器5用于在需要时向流量测量容器2中注入液体。

在本实施例中，流量测量容器2、前负荷容器3、后负荷容器4和补液容器5被分别地固定在支架上，并通过在竖直方向调节它们在支架上的位置而调节它们的所在高度。在其它的实施例中，也可以使用其它的固定方式和/或高度调节方式。

当使用本发明的左心室辅助装置动力测试模型测量左心室辅助装置1在设定的前负荷下的输出压力时，首先调节前负荷容器3的所在高度，以调节前负荷容器3中的液体的液面相对于左心室辅助装置1的液体入口11的高度，从而使前负荷达到设定值，此高度可以从第一立柱81上的刻度读出。例如，当测试时使用的液体为蒸馏水时，对于设定为15毫米汞柱的前负荷而言，前负荷容器3中的蒸馏水的液面相对于左心室辅助装置1的液体入口11的高度为20.4厘米。启动左心室辅助装置1的驱动器，左心室辅助装置1通过第一导管61将前负荷容器3中的液体从左心室辅助装置1的液体入口11引入左心室辅助装置1中，并从左心室辅助装置1的液体出口12泵出。左心室辅助装置1泵出的液体从第二导管62进入后负荷容器4。在左心室辅助装置1工作的过程中，打开第一阀门71，以使流量测量容器2中的液体能够通过第三导管63进入前负荷容器3中为前负荷容器3补液，从而保持前负荷容器3中的液体的液面高度不变，即维持前负荷的设定值。当后负荷容器4中液体的液面不再上升时，通过第二立柱82上的刻度读出此液面相对于左心室辅助装置1的液体出口12的高度，就能获得左心室辅助装置1在此设定的前负荷下的输出压力。例如，对于设定为15毫米汞柱的前负荷，如果测量得到后负荷容器4中的蒸馏水的液面相对于左心室辅助装置1的液体出口12的高度为95.2厘米，那么可以知道左心室辅助装置1在15毫米汞柱的前负荷下的输出压力为70毫米汞柱。改变前负荷的设定值而测试左心室辅助装置1在不同的前负荷下的输出压力的过程同上面的描述相似。

当使用本发明的左心室辅助装置动力测试模型测量左心室辅助装置1为达到设定的后负荷标准而需要的前负荷时，首先调节后荷容器4的所在高度，以调节后负荷容器4的侧壁上的孔41相对于左心室辅助装置1的液体出口12的高度，使后负荷达到设定值，此高度可以从第二立柱82上的刻度读出。例如，当测试时使用的液体为蒸馏水时，对于设定为70毫米汞柱的后负荷而言，后负荷容器4的孔41相对于左心室辅助装置1的液体出口12的高度为95.2厘米。然后启动左心室辅助装置1的驱动器，左心室辅助装置1通过第一导管61将前负荷容器3中的液体从左心室辅助装置1的液体入口11引入左心室辅助装置1中，并从左心室辅助装置1的液体出口12泵出。左心室辅助装置1泵出的液体从第二导管62进入后负荷容器4。由于过多的液体将从后负荷容器4的孔41通过第四导管64进入流量测量容器2，因此后负荷容器4中的液体的液面高度可以保持不变，从而维持后负荷的设定值。调节前负荷容器3的高度，以调节前负荷容器3中的液体的液面相对于左心室辅助装置1的液体入口11的高度，直到后负荷容器4中的液体不再从孔41流出。通过第一立柱81上的刻度读出此时前负荷容器3中的液体的液面相对于左心室辅助装置1的液体入口11的高度，就能得到左心室辅助装置1为达到设定的后负荷标准而需要的前负荷。例如，对于设定为70毫米汞柱的后负荷，如果测量得到前负荷容器3中的蒸馏水的液面相对于左心室辅助装置1的液体入口11的高度为20.4厘米，那么可以知道左心室辅助装置1为了达到70毫米汞柱的后负荷而需要的前负荷为15毫米汞柱。改变后负荷的设定值而测试左心室辅助装置1为了达到不同的后负荷而需要的前负荷的过程同上面的描述相似。

当使用本发明的左心室辅助装置动力测试模型测量左心室辅助装置1在设定的后负荷下的输出流量时，首先关闭第一阀门71和第二阀门72，然后调节后荷容器4的所在高度，以调节后负荷容器4的侧壁上的孔41相对于左心室辅助装置1的液体出口12的高度，使后负荷达到设定值，此高度可以从第二立柱82上的刻度读出。例如，当测试时使用的液体为蒸馏水时，对于设定为70毫米汞柱的后负荷而言，后负荷容器4的孔41相对于左心室辅助装置1的液体出口12的高度为95.2厘米。然后启动左心室辅助装置1的驱动器，左心室辅助装置1通过第一导管61将前负荷容器3中的液体从左心室辅助装置1的液体入口11引入左心室辅助装置1中，并从左心室辅助装置1的液体出口12泵出。左心室辅助装置1泵出的液体从第二导管62进入后负荷容器4，并从后负荷容器4的孔41通过第四导管64进入流量测量容器2。在此过程中，后负荷容器4中的液体的液面高度可以保持不变，从而维持后负荷的设定值。通过测量进入流量测量容器2中的液体的容量及测试的时间，可以得到左心室辅助装置1在设定的后负荷下的输出流量。例如，对于设定为70毫米汞柱的后负荷，如果在5分钟的测量时间内，测量得到进入流量测量容器2的蒸馏水的容量为20升，那么可以知道左心室辅助装置1在70毫米汞柱的后负荷下，输出流量为4升/分钟。

上述实施例中，本发明的左心室辅助装置动力测试模型中使用的液体是蒸馏水，但是本发明的左心室辅助装置动力测试模型中使用的液体并不限于蒸馏水，还可以使用琥珀酰明胶注射液(浓度为20g/500ml)。具体使用步骤与上面的描述类似，在此不赘述。另外，在上述实施例的举例中，都是通过所用液体的密度进行计算得到对应压强值的第一及第二立柱81、82上的高度值(或者计算对应高度值的压强值)，但实际使用中，完全可以在第一及第二立柱81、82上标出适用于所用液体的压强刻度，以方便测试过程中的数据读取及记录。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域的技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims

1.一种左心室辅助装置动力测试模型，其特征在于，包括左心室辅助装置、带有刻度的流量测量容器、带有刻度的前负荷容器、带有刻度的后负荷容器、带有刻度的补液容器、第一导管、第二导管、第三导管、第四导管、第五导管、带有刻度的第一立柱和带有刻度的第二立柱；所述前负荷容器位于所述第一立柱处，并通过所述第一导管连接到所述左心室辅助装置的液体入口；所述后负荷容器位于所述第二立柱处，并通过所述第二导管连接到所述左心室辅助装置的液体出口；所述流量测量容器通过所述第三导管与所述前负荷容器连通；所述后负荷容器的侧壁上有孔，所述孔通过所述第四导管与所述流量测量容器连通；所述补液容器通过所述第五导管与所述流量测量容器连通。

2.如权利要求1所述的左心室辅助装置动力测试模型，其中所述第三导管上设置有第一阀门，所述第一阀门控制所述第三导管的通断。

3.如权利要求2所述的左心室辅助装置动力测试模型，其中所述第五导管上设置有第二阀门，所述第二阀门控制所述第五导管的通断。

4.如权利要求1到3中任何一个所述的左心室辅助装置动力测试模型，其中所述补液容器在所述流量测量容器的上方。

5.如权利要求4所述的左心室辅助装置动力测试模型，其中所述流量测量容器在所述前负荷容器的上方。

6.如权利要求5所述的左心室辅助装置动力测试模型，其中所述前负荷容器中的液体的液面相对于所述左心室辅助装置的所述液体入口的高度与所述左心室辅助装置的前负荷成正比，所述高度通过所述第一立柱上的所述刻度读出。

7.如权利要求6所述的左心室辅助装置动力测试模型，其中所述后负荷容器中的液体的液面相对于所述左心室辅助装置的所述液体出口的高度与所述左心室辅助装置的后负荷成正比，所述高度通过所述第二立柱上的所述刻度读出。

8.如权利要求6或7所述的左心室辅助装置动力测试模型，其中所述液体为蒸馏水或琥珀酰明胶注射液。

9.如权利要求8所述的左心室辅助装置动力测试模型，其中所述琥珀酰明胶注射液的浓度为20g/500ml。

10.如权利要求8所述的左心室辅助装置动力测试模型，其中所述流量测量容器、所述前负荷容器、所述后负荷容器和所述补液容器的容量皆为3升。