CN108051141A - 一种压力可调式超声仿体 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种压力可调式超声仿体，包括：腔体，仿生血管，输入管路，输出管路，超声探头；腔体内盛置有无气水；超声探头和仿生血管均浸没在无气水中；输入管路一端穿过腔体侧壁连接仿生血管一端，输出管路一端穿过相对的腔体侧壁连接仿生血管另一端；输入管路上连接压力调节装置，并设有微泡注入点；输出管路上连接压力测量装置，并设有排气孔；仿生血管、输入管路、输出管路中注有无气水。本发明提供的技术方案，能够方便快捷地进行仿生血管内的压力调节，同时能够得到较准确的实验数据，从而为临床上实现血压的无创测量提供有力的技术支持。
Description
技术领域
本发明涉及医学实验技术领域，尤其涉及一种压力可调式超声仿体。
背景技术
测量心腔和大血管内的血压可以提供血管和器官的健康状况，是临床医生评定患有心脏病或血管疾病的病人病情的有效工具。目前，主要通过将布有压力传感器的导管插入血管腔内测量血压。这是一种有创的血压测量方法，常常伴随着疼痛和出血。
由大量微气泡构成的超声造影剂可以经静脉注射进入血液循环系统，并经由肺部的毛细血管网而进入全身的血管系统中。由于微泡的可压缩性，在外源性超声波的激励下，微泡的尺寸发生改变，进而引起微泡的谐振，产生非线性回波。同时，微泡谐振产生的这种与微泡所在的血管内压力相关。通过测量微泡非线性回波的变化，就可获得获得血管腔内压力的变化。因此微泡超声造影剂可用作血管腔内压测量中的压力传感器，从而实现血压的无创测量。
目前在临床上，还没有较成熟的采用上述原理来测量心腔及大血管内血压的设备，采用现有的设备来测量心腔及大血管内血压，往往得不到较准确的结果，因此，对于心腔及大血管内血压的无创测量，还需要进行深入的实验研究。通过模拟人体大血管，给血管中注入微气泡，再人工调节血管中的压力，可得到血管内压力与微气泡的谐波或次谐波信号强度之间的关系，从而为临床上实现心腔及大血管内血压的无创测量提供有力的技术支持。然而目前还没有一套较规范、实验数据测量较准确的实验设备来进行上述研究。
发明内容
本发明旨在提供一种压力可调式超声仿体，能够方便快捷地进行仿生血管内的压力调节，同时能够得到较准确的实验数据，从而为临床上实现心腔内血压的无创测量提供有力的技术支持。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种压力可调式超声仿体，包括：腔体，仿生血管，输入管路，输出管路，超声探头；所述腔体开口朝上，所述腔体内盛置有无气水；所述超声探头的检测部位和所述仿生血管均浸没在所述无气水中，超声探头的检测部位与仿生血管之间具有预定的间距；所述超声探头还连接超声数据分析仪；所述输入管路的一端穿过所述腔体的第一侧壁连接所述仿生血管的一端，输入管路的另一端设有第一堵头；所述输出管路的一端穿过所述腔体的第二侧壁连接所述仿生血管的另一端，输出管路的另一端设有第二堵头；所述第一侧壁和第二侧壁位置相对；所述输入管路上设有第一分支和第二分支，第一分支和第二分支与输入管路连通，第一分支的自由端连接压力调节装置，第二分支的自由端设有第三堵头；所述输出管路上设有第三分支和第四分支，第三分支和第四分支与输出管路连通，第三分支的自由端连接压力测量装置，第四分支上设有排气孔；所述第一分支、第二分支、第三分支、第四分支均位于所述腔体外部；所述仿生血管、输入管路、输出管路之间相互连通；所述仿生血管、输入管路、输出管路中注有所述无气水。
进一步地，还包括：储液箱和蠕动泵；所述储液箱的进水口与所述输出管路的另一端通过软管连接，储液箱的出水口与所述输入管路的另一端通过软管连接；所述蠕动泵设于所述储液箱的进水口与所述输出管路的另一端之间，或者，所述蠕动泵设于所述储液箱的出水口与所述输入管路的另一端之间。
优选地，所述压力调节装置包括：电机，手动气泵，控制器；所述电机连接所述手动气泵的推拉杆，所述手动气泵的出气口连接所述第一分支的自由端；所述电机还连接所述控制器，所述控制器连接预设的上位机。
进一步地，还包括：基座；所述腔体固定于所述基座上；所述基座的一侧设置支架，所述支架上设置超声探头固定器；所述超声探头与所述超声探头固定器之间可拆卸连接。
优选地，所述支架包括：第一竖杆，第二竖杆，横杆；所述第一竖杆的一端固定于所述基座的一侧，第一竖杆的另一端与所述横杆的一端固定连接，横杆的另一端为自由端；所述横杆位于所述腔体的正上方；所述横杆底面设有凹槽，所述凹槽从横杆的一端延伸至横杆的另一端；所述第二竖杆的一端与所述凹槽相适配，沿所述凹槽滑动；所述超声探头固定器安装于所述第二竖杆上。
进一步地，所述超声探头固定器上设有从上至下的第一通孔，所述第二竖杆的另一端穿过所述第一通孔；所述第一通孔的侧壁上设有第二通孔；还包括：螺栓；所述螺栓与所述第二通孔螺纹连接；所述横杆的另一端还设有限位板。
优选地，所述电机和手动气泵均固定于所述第一竖杆上。
优选地，所述腔体为长方体，腔体的材质为透明材质；所述第一开孔和第二开孔位于同一高度。
优选地，所述腔体的长、宽、高均为30±1cm；所述去气水的深度为20±1cm；所述第一开孔和第二开孔距腔体下底面10±1cm；所述仿生血管的长度为10±1cm，仿生血管的内径为1±0.5cm；所述超声探头的检测部位与仿生血管之间的预定间距为3～8cm。
进一步地，在所述输入管路上还设有第五分支，所述第五分支与所述输入管路相连通，第五分支的自由端连接压力测量装置。
本发明实施例提供的压力可调式超声仿体，设置了腔体、仿生血管、输入管路、输出管路和超声探头，腔体中盛置无气水，仿生血管和超声探头的检测部位都浸没在无气水中，仿生血管的两端分别连接输入管路和输出管路，输入管路上设有压力加载点和微泡注入点，通过压力加载点能够直接调节仿生血管内的压力，方便快捷；输出管路上设有压力测量点和排气孔，仿生血管、输入管路和输出管路中都注有无气水，模拟人体心腔内血管的实际环境。在进行静态实验时，通过微泡注入点向仿生血管内注入微泡，通过压力加载点调节仿生血管内的压力，微泡在不同的压力下的表现不同，通过超声探头进行检测，进而反应到超声数据分析仪上，从而可得到不同的压力条件下微泡的谐波或次谐波信号强度。此外，本发明实施例还设计了储液箱和蠕动泵，通过软管连接到上述静态实验装置中，蠕动泵使储液箱中的液体在软管、输入管路、仿生血管、输出管路中封闭地循环流动，模拟人体心腔及大血管内血液的流动状态，使得本发明还可用于进行动态实验，以提供更加精确的实验数据。综上所述，由于本发明实施例能够通过压力加载点直接调节仿生血管中的压力，同时模拟了人体血管所处的真实环境，因而能够方便快捷地得到较准确的实验数据，从而为临床上实现心腔及大血管内血压的无创测量提供了有力的技术支持。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图；
图2为本发明实施例带基座和支架的侧视图；
图中，1为腔体，2为仿生血管，21为仿生血管的一端，22为仿生血管的另一端，3为输入管路，4为输出管路，5为超声探头，6为储液箱，7为蠕动泵，8为基座，9为超声探头固定器，31为第一分支，32为第二分支，33为第五分支，41为第三分支，42为第四分支，101为第一竖杆，102为第二竖杆，103为横杆，20为软管，30为基座的支脚。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。
图1为本发明实施例的结构示意图，包括：腔体1，仿生血管2，输入管路3，输出管路4，超声探头5；所述腔体1开口朝上，所述腔体1内盛置有无气水，实验中，无气水可采用蒸馏水；所述超声探头的检测部位和所述仿生血管2均浸没在所述无气水中，超声探头5的检测部位与仿生血管2之间具有预定的间距，以检测仿生血管中微泡的状态；所述超声探头5还连接超声数据分析仪。所述输入管路3的一端(内径较小的一端)穿过所述腔体的第一侧壁连接所述仿生血管的一端21，输入管路的另一端(内径较大的一端)设有第一堵头；所述输出管路的一端(内径较小的一端)穿过所述腔体的第二侧壁连接所述仿生血管的另一端22，输出管路的另一端(内径较大的一端)设有第二堵头。所述第一侧壁和第二侧壁位置相对。本实施例中，仿生血管2的长度小于腔体1的内径，并且，仿生血管2的一端与输入管路3的一端可拆卸连接，仿生血管2的另一端与输出管路4的一端也为可拆卸连接，使得仿生血管2便于更换。在安装时，直接将双手伸入腔体内连接两端即可。仿生血管2与输入管路3、输出管路4之间要保证密闭连接，不漏水。当进行静态实验时，第一堵头和第二堵头分别堵住输入管路的另一端和输出管路的另一端；当进行动态实验时，打开堵头，连接软管，形成封闭的循环系统。
所述输入管路上设有第一分支31和第二分支32，第一分支31和第二分支32与输入管路3连通，第一分支31的自由端连接压力调节装置，用于调节仿生血管2中的压力；第二分支32的自由端设有第三堵头，在需要时，打开第三堵头向仿生血管2中注入微泡，操作完毕后，第三堵头将第二分支的自由端封闭。本实施例中，可通过注射器向仿生血管2中注入超声造影剂以形成微泡。所述输出管路4上设有第三分支41和第四分支42，第三分支41和第四分支42与输出管路4连通，第三分支41的自由端连接压力测量装置，用于对仿生血管2中的压力进行测量，与实际输入的压力进行比较计算后，得到更精确的压力结果。压力测量装置的量程为30Kpa,测量精度为0.1Kpa。压力测量装置可以采用压力传感器。并且，在进行静态实验时，可以只通过第三分支41来测量单点的压力。第四分支42上设有排气孔，用于排出仿生血管2内多余的气泡，进一步提高实验精度；所述第一分支31、第二分支32、第三分支41、第四分支42均位于所述腔体1外部；所述仿生血管2、输入管路3、输出管路4之间相互连通；所述仿生血管2、输入管路3、输出管路4中注有所述无气水。
为了能够进行动态实验，模拟人体心腔内血液的流动状态，本发明实施例还包括：储液箱6和蠕动泵7；储液箱6中盛装有无气水，储液箱6的进水口与所述输出管路4的另一端通过软管连接，储液箱6的出水口与所述输入管路3的另一端通过软管连接；所述蠕动泵设于所述储液箱的进水口与所述输出管路的另一端之间，或者，所述蠕动泵设于所述储液箱的出水口与所述输入管路的另一端之间。蠕动泵的作用在于让储液箱6中的无气水在软管、输入管路、仿生血管、输出管路中封闭地循环流动。蠕动泵7的流速可设定，范围为0～4L/min，以调节封闭管道中无气水的流速。
本实施例中，所述压力调节装置包括：电机，手动气泵，控制器；所述电机连接所述手动气泵的推拉杆，所述手动气泵的出气口连接所述第一分支31的自由端；所述电机还连接所述控制器，所述控制器连接预设的上位机。进行压力调节时，在上位机上设置具体的压力值，通过控制器控制电机的伸缩幅度，进而控制手动气泵推拉杆的推拉幅度，从而向仿生血管2内加载不同的压力值，仿生血管内的压力可调范围为0～20Kpa，精度为0.1Kpa。该压力值可通过在第三分支41处设置压力测量装置来进行测量。进一步地，为了使仿生血管2内的压力值测量得更准确，在所述输入管路上还设有第五分支33，所述第五分支33与所述输入管路3相连通，第五分支33的自由端连接压力测量装置，以进行多点压力测量。
为了使实验装置更加稳固，同时，能使超声探头5持续地检测微泡，还需要将超声探头5进行固定。因此，本实施例还设计了基座8，基座8的底部四角设有支脚30，如图2所示，所述腔体1固定于所述基座8上；所述基座8的一侧设置支架，所述支架上设置超声探头固定器9；所述超声探头5与所述超声探头固定器9之间可拆卸连接。具体地，所述支架包括：第一竖杆101，第二竖杆102，横杆103；所述第一竖杆101的一端固定于所述基座8的一侧，第一竖杆101的另一端与所述横杆103的一端固定连接，横杆103的另一端为自由端；所述横杆103位于所述腔体1的正上方；所述横杆103底面设有凹槽，所述凹槽从横杆的一端延伸至横杆的另一端；所述第二竖杆102的一端与所述凹槽相适配，沿所述凹槽滑动；所述超声探头固定器9安装于所述第二竖杆102上。同时，超声探头固定器9上还设有固定超声探头的部位，当第二竖杆102的一端沿着横杆底部的凹槽滑动时，超声探头5也跟着滑动，从而可以改变超声探头5相对于仿生血管2的水平位置。所述横杆的另一端还设有限位板，能够避免第二竖杆102滑出凹槽。
进一步地，所述超声探头固定器9上设有从上至下的第一通孔，所述第二竖杆的另一端穿过所述第一通孔；所述第一通孔的侧壁上设有第二通孔；还包括：螺栓；所述螺栓与所述第二通孔螺纹连接；通过第一通孔，超声固定器9可以在第二竖杆102上沿竖直方向滑动，从而调节超声探头5与仿生血管2的垂直位置。螺栓用于抵住第二竖杆102，从而对超声探头固定器9的位置进行锁定。实验时，超声探头位于仿生血管的正上方，超声探头的检测部位与仿生血管之间的预定间距为3～8cm。
本实施例中，所述电机和手动气泵均固定于所述第一竖杆101上，所述腔体1为长方体，腔体的材质为透明材质，以方便进行实验观察；所述第一开孔和第二开孔位于同一高度，使仿生血管2处于水平状态。具体地，所述腔体1的长、宽、高均为30±1cm；所述去气水的深度为20±1cm，在满足实验条件的同时避免无气水溢出；所述第一开孔和第二开孔距腔体下底面10±1cm，使仿生血管距离腔体下底面10cm左右，防止回波；所述仿生血管的长度为10±1cm，方便腔体内安装；仿生血管的内径为1±0.5cm；输入管路3和输出管路4的长度大约为15cm，以保证管路上的检测点或输入点的安置。
本发明实施例提供的压力可调式超声仿体，设置了腔体、仿生血管、输入管路、输出管路和超声探头，腔体中盛置无气水，仿生血管和超声探头的检测部位都浸没在无气水中，仿生血管的两端分别连接输入管路和输出管路，输入管路上设有压力加载点和微泡注入点，通过压力加载点能够直接调节仿生血管内的压力，方便快捷；输出管路上设有压力测量点和排气孔，仿生血管、输入管路和输出管路中都注有无气水，模拟人体心腔内血管的实际环境。在进行静态实验时，通过微泡注入点向仿生血管内注入微泡，通过压力加载点调节仿生血管内的压力，微泡在不同的压力下的表现不同，通过超声探头进行检测，进而反应到超声数据分析仪上，从而可得到不同的压力条件下微泡的谐波或次谐波信号强度。此外，本发明实施例还设计了储液箱和蠕动泵，通过软管连接到上述静态实验装置中，蠕动泵使储液箱中的液体在软管、输入管路、仿生血管、输出管路中封闭地循环流动，模拟人体心腔及大血管内血液的流动状态，使得本发明还可用于进行动态实验，以提供更加精确的实验数据。综上所述，由于本发明实施例能够通过压力加载点直接调节仿生血管中的压力，同时模拟了人体血管所处的真实环境，因而能够方便快捷地得到较准确的实验数据，从而为临床上实现心腔及大血管内血压的无创测量提供了有力的技术支持。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种压力可调式超声仿体，其特征在于，包括：腔体，仿生血管，输入管路，输出管路，超声探头；所述腔体开口朝上，所述腔体内盛置有无气水；所述超声探头的检测部位和所述仿生血管均浸没在所述无气水中，超声探头的检测部位与仿生血管之间具有预定的间距；所述超声探头还连接超声数据分析仪；所述输入管路的一端穿过所述腔体的第一侧壁连接所述仿生血管的一端，输入管路的另一端设有第一堵头；所述输出管路的一端穿过所述腔体的第二侧壁连接所述仿生血管的另一端，输出管路的另一端设有第二堵头；所述第一侧壁和第二侧壁位置相对；所述输入管路上设有第一分支和第二分支，第一分支和第二分支与输入管路连通，第一分支的自由端连接压力调节装置，第二分支的自由端设有第三堵头；所述输出管路上设有第三分支和第四分支，第三分支和第四分支与输出管路连通，第三分支的自由端连接压力测量装置，第四分支上设有排气孔；所述第一分支、第二分支、第三分支、第四分支均位于所述腔体外部；所述仿生血管、输入管路、输出管路之间相互连通；所述仿生血管、输入管路、输出管路中注有所述无气水。
2.根据权利要求1所述的压力可调式超声仿体，其特征在于，还包括：储液箱和蠕动泵；所述储液箱的进水口与所述输出管路的另一端通过软管连接，储液箱的出水口与所述输入管路的另一端通过软管连接；所述蠕动泵设于所述储液箱的进水口与所述输出管路的另一端之间，或者，所述蠕动泵设于所述储液箱的出水口与所述输入管路的另一端之间。
3.根据权利要求2所述的压力可调式超声仿体，其特征在于，所述压力调节装置包括：电机，手动气泵，控制器；所述电机连接所述手动气泵的推拉杆，所述手动气泵的出气口连接所述第一分支的自由端；所述电机还连接所述控制器，所述控制器连接预设的上位机。
4.根据权利要求1至3任意一项所述的压力可调式超声仿体，其特征在于，还包括：基座；所述腔体固定于所述基座上；所述基座的一侧设置支架，所述支架上设置超声探头固定器；所述超声探头与所述超声探头固定器之间可拆卸连接。
5.根据权利要求4所述的压力可调式超声仿体，其特征在于，所述支架包括：第一竖杆，第二竖杆，横杆；所述第一竖杆的一端固定于所述基座的一侧，第一竖杆的另一端与所述横杆的一端固定连接，横杆的另一端为自由端；所述横杆位于所述腔体的正上方；所述横杆底面设有凹槽，所述凹槽从横杆的一端延伸至横杆的另一端；所述第二竖杆的一端与所述凹槽相适配，沿所述凹槽滑动；所述超声探头固定器安装于所述第二竖杆上。
6.根据权利要求5所述的压力可调式超声仿体，其特征在于，所述超声探头固定器上设有从上至下的第一通孔，所述第二竖杆的另一端穿过所述第一通孔；所述第一通孔的侧壁上设有第二通孔；还包括：螺栓；所述螺栓与所述第二通孔螺纹连接；所述横杆的另一端还设有限位板。
7.根据权利要求5所述的压力可调式超声仿体，其特征在于，所述电机和手动气泵均固定于所述第一竖杆上。
8.根据权利要求7所述的压力可调式超声仿体，其特征在于，所述腔体为长方体，腔体的材质为透明材质；所述第一开孔和第二开孔位于同一高度。
9.根据权利要求8所述的压力可调式超声仿体，其特征在于，所述腔体的长、宽、高均为30±1cm；所述去气水的深度为20±1cm；所述第一开孔和第二开孔距腔体下底面10±1cm；所述仿生血管的长度为10±1cm，仿生血管的内径为1±0.5cm；所述超声探头的检测部位与仿生血管之间的预定间距为3～8cm。
10.根据权利要求1或2所述的压力可调式超声仿体，其特征在于，在所述输入管路上还设有第五分支，所述第五分支与所述输入管路相连通，第五分支的自由端连接压力测量装置。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113008509A (zh) * | 2019-12-20 | 2021-06-22 | 天津大学 | 一种血管加载装置 |
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2017
- 2017-12-29 CN CN201711477591.1A patent/CN108051141A/zh active Pending
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