CN103622763B - 瓣膜疲劳寿命测试装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种瓣膜疲劳寿命测试装置，至少包括有一由相互连通的上、下层流道组成的本体，本体底部一侧设置有开口，顶部一侧加载有直线电机，顶部另侧设置有与本体相通且顶部设有开盖的液容。下层一端直线电机正下方设有阻尼器，另端设有温度传感器，本体上层还包括开设有通孔的瓣膜固定器，瓣膜固定器水平置于本体上层流道内，且设置在液容下方；直线电机轴上连接有带有滚动膜片的活塞，活塞探入设在本体内。本发明的直线电机通过电流控制将载荷波形直接加诸于试验液体并按帕斯卡定律传递至受试瓣膜或其它受试件，并通过液容滤波试验流体内的高频震荡信号。测试指标均能满足国家对心血管植入物人工心脏瓣膜相关标准且最后结果准确可靠。
Description
技术领域
本发明涉及一种疲劳寿命测试装置，尤其涉及一种人工心脏瓣膜及人工心血管相关产品用疲劳寿命测试装置。
背景技术
心脏瓣膜疾病是目前主要的心脏疾病之一，有风湿性、退行性和先天性等多种病因，而多数瓣膜疾病患者唯一的治疗方法就是进行人工心脏瓣膜置换术。瓣膜的好坏直接关系到病人的安危，故需对瓣膜的各项性能指标进行测试和了解。评价和比较和力学性能主要靠体外模拟实验装置来实现。其中，人工心瓣疲劳寿命的体外测试是评估设计的重要手段，也是进入临床实验的先决条件。
如本申请人提出的中国专利，申请号为201010208391.8的专利中涉及的用于人工心脏瓣膜体外性能测试的装置。虽然该装置能够完成体外模拟实验测试，但仍然存在以下缺点：（1）该装置的心脏瓣膜固定于和直线电机相连的瓣膜固定器上，即通过直线电机带动瓣膜固定器上、下运动，从而瓣膜随固定器上、下运动实现瓣膜的开闭。这样的结构使在应用中会产生瓣膜运动与生理未加速不同的人为因素。（2）由于后负荷（在收缩过程中受到的负荷）的调节完全是机械及流体动力学手段实现，而跨瓣压力取决于后负荷的调节，压力波形调节困难。
发明内容
本发明的目的在于解决上述的技术问题，提供一种人工心脏瓣膜用疲劳寿命测试装置。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
瓣膜疲劳寿命测试装置，至少包括有一个模块组件，所述模块组件包括一本体，所述本体底部一侧设置有一开口，本体顶部的一侧加载有直线电机，本体顶部另一侧设置有一液容，所述液容与本体相通，所述液容的顶部设置有一开盖；所述本体内部由相互连通的上、下层流道组成，本体下层流道的一端设置有阻尼器，另一端设置有一温度传感器，所述阻尼器设置在直线电机正下方，所述本体的上层流道还包括一用于固定待测人工心脏瓣膜的瓣膜固定器，所述瓣膜固定器水平置于本体上层，且设置在液容下方，所述瓣膜固定器上还开设有用于与上层连通的通孔，所述待测人工心脏瓣膜将本体上层流道分成左、右两边；
所述直线电机上连接有一带有滚动膜片的活塞，所述活塞探入设置在本体内；
设置在本体顶部一侧的直线电机通过电流控制将载荷波形直接加诸于测试液，按帕斯卡定律，测试液接收到的载荷传递至横向设置的待测瓣膜，并通过设置在本体顶部另一侧液容的滤波作用滤掉试验流体内的高频震荡信号。
优选地，所述通孔设置有两个，且与液容底部用于连通本体的开口在同一轴线上。
优选地，所述本体的上层两侧均设置有用于观察瓣膜状态的透明观察窗。
优选地，所述装置还包括一用于检测装置内压力的压力传感器。
优选地，所述装置由四个模块组件组成。
优选地，所述测试装置还包括一用于控制直线电机运动的脉冲宽度调制控制器。
优选地，所述本体侧面开设有一用于放出装置内测试液的出口阀。
优选地，所述模块组件还包括一单向阀，所述单向阀连接于阻尼器的顶端。
优选地，所述瓣膜为人工心脏瓣膜。
本发明的有益效果主要体现在：（1）、通过电流（负载）控制方式，负载可直接加载到测试瓣膜上，因此压力波形和驱动波形有着直接关系，从而使调整压力波形更加简单。因此可以实现通过控制驱动波形的命令实现峰值压力闭环控制。
（2）、采用本装置的这种控制理念和负载应用设计只需通过修改试验段即可用于测试其它心血管设备或其它相关设备。
（3）、装置设置有四个或多个模块组件，可以同时测量多个瓣膜，包括对照瓣膜的测试，使得最后的结果满足ISO5840的要求。
附图说明
图1：本发明的测试装置其中一模块组件立体结构示意图。
图2：本发明的图1的侧面结构示意图。
图3：图2的D-D剖面结构示意图。
具体实施方式
本发明揭示了瓣膜疲劳寿命测试装置，以下结合人工心脏瓣膜对本发明做作进一步的说明。如图1至图3所示，至少包括有一个模块组件，所述模块组件包括一本体1。所述本体1底部一侧设置有一开口13，所述本体侧面开设有一用于放出装置内测试液的出口阀41。本体顶部的一侧装载有一直线电机2，所述直线电机2轴上连接有一带有滚动膜片的活塞21，所述活塞21探入设置在本体1内。
本体1的顶部另一侧设置有一液容3，所述液容3与本体1相通，所述液容3的顶部设置有一开盖31；
所述本体1内部主要由相互连通的上、下层流道组成，本体下层流道12的一端设置有阻尼器14，另一端设置有一温度传感器15。所述阻尼器14设置在直线电机2正下方，所述本体的上层11还包括一用于固定待测人工心脏瓣膜17的瓣膜固定器16。为了测试时能避免由于瓣膜重力带来的影响，所述瓣膜固定器16水平置于上层流道内，且设置在液容3下方，所述瓣膜固定器16上还开设有用于与上层11连通的通孔19；具体的，瓣膜固定器16为圆筒形，且两端相通，所述通孔19设置有两个，分别开设在瓣膜固定器16的侧面，相对设置，且与液容3底部用于连通本体1的开口（图中未示意）在同一轴线上。
待测人工心脏瓣膜17固定在瓣膜固定器16的一端，当固定好后，所述待测人工心脏瓣膜17将本体上层流道分成左、右两边，直线电机端下方的为直线电机段，液容端下方的为液容段。由于在测试时，模块组件内充满测试液，所以更进一步的说，待测人工心脏瓣膜17是将测试液分成左、右两边。
直线电机通过电流控制将载荷（压力）波形（或其他直接加载方式）直接加诸于测试液，按帕斯卡定律传递至受试瓣膜或其它受试件，并通过液容的滤波作用滤掉试验流体内的高频震荡信号。
为了更好的观察瓣膜的开闭状态，所述本体1的上层11两侧均设置有透明观察窗18。
为了检测装置内压力，所述装置还包括一压力传感器（图中未示意）。
所述装置由四个模块组件组成，每个模块组件为一独立的测试体。四个模块组件用以测量4个瓣膜，其中3个为待测量的人工心脏瓣膜，另一个作为对照，采用符合国家标准的人工心脏瓣膜进行对照。
当然，具体的模块组件数量可以根据需要进行选定。
为了更好的控制检测结果，所述直线电机2还连接有一用于控制其运动的脉冲宽度调制控制器（图中未示意）。
以下简述下本装置的操作方法：
首先，将待测人工心脏瓣膜17固定于瓣膜固定器16上。其次，将瓣膜固定器16通过观察窗18放入本体上层流道11。然后通过本体底部的开口13通入测试液，由于本体内均为连通状态，所以测试液充满整个模块组件。在通入测试液时，需要先将液容3的开盖31打开。通过压力传感器及温度传感器15对装置内的环境进行检测监控。
本发明中的测试液根据测试需要可维持在37°，通过装置外的温控装置进行控制。所述测试液与外界的测试液箱连接，通过泵将测试液箱内的测试液通入到本体内。
启动直线电机2，直线电机2通过装有滚动膜片的活塞21将力直接作用于该段（直线电机段）测试液，直线电机向下运动时测试液将加载传送给测试瓣膜17，使得瓣膜打开；而瓣膜的另一段（液容段）直接通一个恒定的压力，直线电机向上运动过程中该压力大于直线电机端压力时将瓣膜进行闭合。当然，恒定的压力也可以为预加负荷。测试完成后，通过本体侧面的出口阀41将测试液放出即可。
现有的采用直线电机的测试装置均通过后负荷调节压力波形，而本发明是通过直接加载产生。现有的即使是直接作用于瓣膜流体腔的疲劳测试台，均通过位移控制，如曲柄连杆，至于波形调节仍然通过后负荷，本发明是采用电信号来主要调节。
本发明不仅可以测试人工心脏瓣膜的疲劳寿命，还可以用于测试其他心血管相关产品的疲劳寿命测试。
本发明装置中测试结果准确，例如可通过瓣膜的横向放置、及设置的液容及瓣膜设置在测试液的中段，这些都可以减小测试误差，提高测试的精准度。
本发明尚有多种具体的实施方式，凡采用等同替换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。
Claims (9)
1.瓣膜疲劳寿命测试装置，其特征在于：至少包括有一个模块组件，所述模块组件包括一本体，所述本体底部一侧设置有一开口，本体顶部的一侧加载有一直线电机，本体顶部另一侧设置有一液容，所述液容与本体相通，所述液容的顶部设置有一开盖；所述本体内部由相互连通的上、下层流道组成，本体下层流道的一端设置有阻尼器，另一端设置有一温度传感器，所述阻尼器设置在直线电机正下方，所述本体的上层流道还包括一用于固定待测人工心脏瓣膜的瓣膜固定器，所述瓣膜固定器水平置于本体上层，且设置在液容下方，所述瓣膜固定器上还开设有用于与上层连通的通孔，所述待测人工心脏瓣膜将本体上层流道分成左、右两边；
所述直线电机上连接有一带有滚动膜片的活塞，所述活塞探入设置在本体内；
设置在本体顶部一侧的直线电机通过电流控制将载荷波形直接加诸于测试液，测试液接收到的载荷传递至横向设置的待测瓣膜，并通过设置在本体顶部另一侧液容滤波作用滤掉试验流体内的高频震荡信号。
2.根据权利要求1所述的瓣膜疲劳寿命测试装置，其特征在于：所述通孔设置有两个，且与液容底部用于连通本体的开口在同一纵轴线上。
3.根据权利要求2所述的瓣膜疲劳寿命测试装置，其特征在于：所述本体的上层两侧均设置有用于观察瓣膜状态的透明观察窗。
4.根据权利要求3所述的瓣膜疲劳寿命测试装置，其特征在于：所述装置还包括一用于检测装置内压力的压力传感器。
5.根据权利要求4所述的瓣膜疲劳寿命测试装置，其特征在于：所述装置由四个模块组件组成。
6.根据权利要求5所述的瓣膜疲劳寿命测试装置，其特征在于：所述测试装置还包括一用于控制直线电机运动的脉冲宽度调制控制器。
7.根据权利要求6所述的瓣膜疲劳寿命测试装置，其特征在于：所述本体侧面开设有一用于放出装置内测试液的出口阀。
8.根据权利要求7所述的瓣膜疲劳寿命测试装置，其特征在于：所述模块组件还包括一单向阀，所述单向阀连接于阻尼器的顶端。
9.根据权利要求1-8所述的任意一瓣膜疲劳寿命测试装置，其特征在于：所述瓣膜为人工心脏瓣膜。
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