CN108091231A - 一种蛙心灌流实验装置及其应用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种蛙心灌流实验装置及其应用方法，属于医学机能学、生物学实验装置领域，基于现有带有记滴装置的实验装置，本发明在记滴装置正下方设置了计量管，计量管上在1ml容量液体的液位所在管壁上划有标记线，计量管两侧分别设有红外发射器和红外接收器，且红外发射器与红外接收器之间传播的红外线刚好与标记线处于同一平面内；红外接收器通过导线连接生物机能实验系统，所述生物机能实验系统上设有显示屏。本发明通过加设计量管等装置，可较为精确的确定在当前实验条件下1mL体积液体对应的液滴数，每种实验条件都有其对应的换算标准。明显提高了数据的精确度，保证了实验的严谨性和精确性。

Description

一种蛙心灌流实验装置及其应用方法
技术领域
本发明涉及医学机能学、生物学实验装置领域，具体的涉及一种蛙心灌流实验装置及其应用方法。
背景技术
离体心脏灌流是研究心脏功能的重要手段之一，广泛应用于医学、生物学、药学等教学和科研工作中。采用离体心脏灌流系统可以直观地观察心脏的活动，研究心脏舒缩功能、心率和节律变化、前后负荷及各种体液因素等对心脏功能的影响。而因为蛙心具有制备容易、不需恒温及充氧的优点，使得蛙心存活时间较长，所以常被用作进行心脏离体灌流实验。
采用蛙心进行离体心脏灌流是较为常用的一种模型，因其稳定、经济，一直被人们广泛采用。进行离体心脏灌流实验，首先需要保证心脏在体外较长时间存活，然后根据实验目的进行灌流和施加实验因素。无论是心脏离体前的插管、血流冲洗等操作，还是心脏离体后用人工溶液代替血液进行灌流，均使心脏脱离了生理性神经体液环境。因此，使离体心脏较长时间存活，并维持良好的状态对于完成实验和取得可靠实验数据极为重要。离体心脏灌流的实验原理为：正常的蛙心能按静脉窦的节律性自动产生兴奋，心脏的自动节律性活动需要一个合适的理化环境。蛙心离体后，用理化特性近似于其血浆的任氏液灌流，在一定时间内仍能保持节律性兴奋和收缩活动。由于心脏的正常活动还有赖于内环境因素的相对稳定，改变灌流液的成分可引起心脏活动的改变(心脏跳动的频率和幅度)。
目前，现有的用来进行蛙心灌流实验的实验装置中，多采用记滴方式来计算心输出量：记录一定时间内动脉管所溢出液滴的液滴数，预定16～20滴中的某一定值的相应体积为1mL，然后依此估算出心输出量。一方面，因为1mL体积液体对应的液滴数不够精确，致使所得计算结果的精确度不够；另一方面，因为在研究某些实验物质对蛙心的影响的实验过程中，常在任氏液中添加实验物质，而液体成分的不同致使液滴体积发生变化，实验过程中一致用之前所定的换算标准(1mL体积液体对应的液滴数)来计算心输出量，致使所得计算结果明显存在误差。为了保证实验的严谨性和精确性，需要研究一种能提高精确度的实验装置。
发明内容
1.要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题在于提供一种蛙心灌流实验装置及其应用方法，其通过加设计量管等装置，可较为精确的确定在当前实验条件下1mL体积液体对应的液滴数，不同实验条件下，1mL体积液体对应的液滴数都会更新，每种实验条件都有其对应的换算标准。明显提高了数据的精确度，保证了实验的严谨性和精确性。
2.技术方案
为解决上述问题，本发明采取如下技术方案：
一种蛙心灌流实验装置，基于现有装置：包括分别连通心室和心房的动脉插管和静脉插管，所述动脉插管另一端连接在三通连接管的一根支管上，所述三通连接管朝上的支管连接在缓冲管的下端，三通连接管另一支管连接动脉管，所述动脉管另一端连接记滴管，所述记滴管正下方设有静脉管，所述静脉管下端连通静脉插管，形成循环体系；所述记滴管底部设有记滴电极，所述记滴电极通过导线连接生物机能实验系统；本发明的发明内容在于：所述记滴管与静脉管之间设有计量管，所述计量管上在1ml容量液体的液位所在管壁上划有标记线，所述计量管两侧分别设有红外发射器和红外接收器，且所述红外发射器与红外接收器之间传播的红外线刚好与标记线处于同一平面内；所述红外接收器通过导线连接生物机能实验系统，所述生物机能实验系统上设有显示屏；所述计量管与静脉管之间设有连通两者的连接管，所述连接管与计量管的连接处设有电磁阀。
具体地，所述显示屏上显示计量管内液滴积累到1mL时所对应的液滴数。当红外接收器接收的红外信息发生改变时，传输信号给生物机能实验系统，生物机能实验系统将当前所记液滴数显示在显示屏上，即得当前实验条件下的液滴转换标准(1mL体积液体对应的液滴数)。
进一步地，所述标记线位于计量管的中部偏上位置。因为要尽量满足一滴液滴就能影响液位的条件，才能更精准的确定1mL体积液体对应的液滴数，所以计量管越细长越好；但由于计量管要承接液滴，还要能明显影响到红外线传播，所以计量管的粗细度又不能过小，所以将计量管设为当内部液体达到1mL时，液位处于计量管中上部。同时，标记线所在位置以上还留有计量管管壁存在，可防止液体飞溅致使的损失。
进一步地，所述静脉管上端仅预留用于连通连接管的连接口，其余部分封闭，且封闭部分上设有添料口。使得在静脉管内所装液体的液位较高时，仍能在承接液滴时防止液体飞溅致使的损失；基于此，可缩短静脉管的高度，为实验提供便利。
进一步地，所述红外接收器连接时间继电器，当红外接收器接收的红外信息发生改变时，开启该时间继电器，只有在设定时间内红外接收器接收的红外信息保持稳定，显示屏才能启动。加设时间继电器的目的在于确保计量管内液体液位达到标记线处(液体体积达到1mL)，避免了因计量管晃动或其他意外导致的信息误判，保障了装置的精确度。
本发明还提供了上述新型蛙心灌流实验装置的应用方法，包括如下步骤：
a.准备灌流实验：连接好实验装置，将生物机能实验系统与电脑相连接，向缓冲管和静脉管内注入任氏液；
b.蛙心离体：将蛙体剖开后，先将动脉插管和静脉插管分别插入蛙心的主动脉和腔静脉，并用线结扎固定，然后用手术剪剪断血管，将蛙心从胸腔中提出，固定在万用支架上；
c.正常对比数据获取：待记滴管内液滴变动规律时，开始计时，记录1分钟内所记液滴数A1及显示屏上的数字B1，根据算式X＝A÷B×1mL算出心输出量X1；
d.实验数据获取：根据实验目的，向静脉管的任氏液中添加实验物质或施加实验因素，待记滴管内液滴变动规律时，开始计时，记录1分钟内的液滴数A2及显示屏上的数字B2，计算出心输出量X2；
e.得出结论：对比X1和X2，得出该实验因素或实验物质对心输出量的作用的结论。
进一步地，当要探究的实验物质或实验因素不止一个，且在实验其中一个实验物质或实验因素过程中向任氏液中添加了实验物质，则在获取实验数据后拔开连接管与静脉管的连接处，关闭生物机能实验系统，用任氏液反复清洗蛙心和相关装置，向静脉管内重新注入任氏液，并将连接管与静脉管连通，然后向静脉管的任氏液中添加另一实验物质或施加另一实验因素，获取新的实验数据。
3.有益效果
(1)本发明在记滴管与静脉管之间加设计量管用来承接并累积液体；利用红外线因传播介质不同易发生明显变化的特点，明确当液体累积至1mL的时刻；当设定条件达到时，立即传信号给生物机能实验系统，使其在显示屏上显示出当前所记液滴数。即：确定了当前实验条件下，液滴的换算标准(1mL体积液体对应的液滴数)，进而可较为精确的计算出心输出量。
(2)基于上述装置结构，本发明所提供的实验装置在不同的实验条件下，都重新确定当前液体的换算标准(1mL体积液体对应的液滴数)，进而可较为精确的计算出心输出量，明显提高了实验的精确度。
本发明可较为精确的确定在当前实验条件下1mL体积液体对应的液滴数，不同实验条件下，1mL体积液体对应的液滴数都会更新，每种实验条件都有其对应的换算标准。明显提高了数据的精确度，保证了实验的严谨性和精确性。
附图说明
图1为本发明所提供实验装置的结构示意图；
图2为图1中A区域的放大示意图。
其中，1-心房，2-心室，3-动脉插管，4-三通连接管，5-缓冲管，6-动脉管，7-记滴管，8-记滴电极，9-导线，10-生物控制系统，11-计量管，12-红外线发射器，13-红外线接收器，14-显示屏，15-连接管，16-电磁阀，17-静脉管，18-添料口，19-静脉插管，20-标记线，21-时间继电器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例
如图1和图2所示的一种蛙心灌流实验装置，包括分别连通心室1和心房2的动脉插管3和静脉插管19，所述动脉插管3另一端连接在三通连接管4的一根支管上，所述三通连接管4朝上的支管连接在缓冲管5的下端，三通连接管4另一支管连接动脉管6，所述动脉管6另一端连接记滴管7，所述记滴管7正下方设有静脉管17，所述静脉管17下端连通静脉插管19，形成循环体系；所述记滴管7底部设有记滴电极8，所述记滴电极8通过导线9连接生物机能实验系统10；所述记滴管7与静脉管17之间设有计量管11，所述计量管11上在1ml容量液体的液位所在管壁上划有标记线20，所述计量管11两侧分别设有红外发射器12和红外接收器13，且所述红外发射器12与红外接收器13之间传播的红外线刚好与标记线20处于同一平面内；所述红外接收器13通过导线9连接生物机能实验系统10，所述生物机能实验系统10上设有显示屏14；所述计量管11与静脉管17之间设有连通两者的连接管15，所述连接管15与计量管11的连接处设有电磁阀16。
上述显示屏14上显示计量管11内液滴积累到1mL时所对应的液滴数。当红外接收器13接收的红外信息发生改变时，传输信号给生物机能实验系统10，生物机能实验系统10将当前所记液滴数显示在显示屏14上，即得当前实验条件下的液滴转换标准(1mL体积液体对应的液滴数)。
在本实施例中，所述标记线20位于计量管11的中部偏上位置。因为要尽量满足一滴液滴就能影响液位的条件，才能更精准的确定1mL体积液体对应的液滴数，所以计量管11越细长越好；但由于计量管11要承接液滴，还要能明显影响到红外线传播，所以计量管11的粗细度又不能过小，所以将计量管11设为当内部液体达到1mL时，液位处于计量管11中上部。同时，标记线20所在位置以上还留有计量管11管壁存在，可防止液体飞溅致使的损失。
在本实施例中，所述静脉管17上端仅预留用于连通连接管15的连接口，其余部分封闭，且封闭部分上设有添料口18。使得在静脉管17内所装液体的液位较高时，仍能在承接液滴时防止液体飞溅致使的损失；基于此，可缩短静脉管17的高度，为实验提供便利。
在本实施例中，所述红外接收器13连接时间继电器21，当红外接收器13接收的红外信息发生改变时，开启该时间继电器21，只有在设定时间内红外接收器13接收的红外信息保持稳定，显示屏14才能启动。加设时间继电器21的目的在于确保计量管11内液体液位达到标记线20处(液体体积达到1mL)，避免了因计量管11晃动或其他意外导致的信息误判，保障了装置的精确度。
上述装置的具体作用流程为：接好实验装置后，向缓冲管5和静脉管17内注入任氏液，待缓冲管5中的任氏液充满动脉插管3和动脉管6，将动脉插管3扎入主动脉，连通蛙心的心室1，待静脉管17的任氏液充满静脉插管19，则将静脉插管19扎入腔静脉，连通蛙心的心房2；心房2舒张，任氏液从静脉管17经过静脉插管19进入心房2，然后进入心室1，心室1收缩，任氏液从动脉插管3流出蛙心，进入动脉管6，形成液滴在记滴管7内低落；待记滴管7内液滴变动规律时，开始计时，同时开启生物机能实验系统10，开始记滴；在开始计时的同时，开启红外发射器12和红外接收器13，红外发射器12发出的红外线先后经过一侧的计量管11管壁、空气及另一侧的计量管11管壁，最终被红外接收器13接收；液滴从记滴管7滴入计量管11内(初始状态，电磁阀16关闭)，随着液滴数的增加，计量管11内液体逐渐积累，当液位上升至标记线20时(计量管11内液体体积达到1mL)，红外发射器12发出的红外线原本经过的空气变为液体，使得红外接收器13接收到的红外信号发生明显变化，则连通生物机能实验系统10，并开启电磁阀16，生物机能实验系统10将当前所记液滴数显示在显示屏14上；计量管11通过连接管15连通静脉管17，完整形成循环体系；1分钟后，停止记滴。记录所记液滴数A及显示屏14上的数字B，根据算式X＝A÷B×1mL算出1分钟内的心输出量X。
上述新型蛙心灌流实验装置的应用方法，包括如下步骤：
a.准备灌流实验：连接好实验装置，将生物机能实验系统10与电脑相连接，向缓冲管5和静脉管17内注入任氏液；
b.蛙心离体：将蛙体剖开后，先将动脉插管3和静脉插管19分别插入蛙心的主动脉和腔静脉，并用线结扎固定，然后用手术剪剪断血管，将蛙心从胸腔中提出，固定在万用支架上；
c.正常对比数据获取：待记滴管7内液滴变动规律时，开始计时，记录1分钟内所记液滴数A1及显示屏上的数字B1，根据算式X＝A÷B×1mL算出心输出量X1；
d.实验数据获取：根据实验目的，向静脉管17的任氏液中添加实验物质或施加实验因素，待记滴管7内液滴变动规律时，开始计时，记录1分钟内的液滴数A2及显示屏上的数字B2，计算出心输出量X2；
e.得出结论：对比X1和X2，得出该实验因素或实验物质对心输出量的作用的结论。
当要探究的实验物质或实验因素不止一个，且在实验其中一个实验物质或实验因素过程中向任氏液中添加了实验物质，则在获取实验数据后拔开连接管15与静脉管17的连接处，关闭生物机能实验系统10，用任氏液反复清洗蛙心和相关装置，向静脉管17内重新注入任氏液，并将连接管15与静脉管17连通，然后向静脉管17的任氏液中添加另一实验物质或施加另一实验因素，获取新的实验数据。
实验1、探究后负压对心输出量的影响
在灌流液仅有任氏液条件下，如上述步骤c所述，记录1分钟内所记液滴数A1及显示屏上的数字B1，根据算式X＝A÷B×1mL算出心输出量X1；然后，通过改变动脉管6连接记滴管7一端的高度来改变后负压(高度升高，后负压增加；高度降低，后负压减少)；在后负压增加条件下，记录1分钟内所记液滴数A2及显示屏上的数字B2，算出心输出量X2；在后负压增加条件下，记录1分钟内所记液滴数A3及显示屏上的数字B3，算出心输出量X3；比较比X1、X2及X3后，得出结论：后负压增加，心输出量减少；后负压减少，心输出量增多。
实验2、探究肾上腺素及乙酰胆碱对心输出量的影响
在灌流液仅有任氏液条件下，如上述步骤c所述，记录1分钟内所记液滴数A1及显示屏上的数字B1，根据算式X＝A÷B×1mL算出心输出量X1；然后，通过添料口18向静脉管17中添加0.2mL的肾上腺素，记录1分钟内所记液滴数A2及显示屏上的数字B2，算出心输出量X2；清洗蛙心并重新装入任氏液后，待记滴管7内液滴变动规律时，通过添料口18向静脉管17中添加0.2mL的乙酰胆碱，记录1分钟内所记液滴数A3及显示屏上的数字B3，算出心输出量X3；比较比X1、X2及X3后，得出结论：肾上腺素使蛙心的心输出量增多；乙酰胆碱是蛙心的心输出量减少。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求范围内。

Claims (7)

1.一种蛙心灌流实验装置，包括分别连通心室(1)和心房(2)的动脉插管(3)和静脉插管(19)，所述动脉插管(3)另一端连接在三通连接管(4)的一根支管上，所述三通连接管(4)竖直朝上的支管连接在缓冲管(5)的下端，三通连接管(4)另一支管连接动脉管(6)，所述动脉管(6)另一端连接记滴管(7)，所述记滴管(7)正下方设有静脉管(17)，所述静脉管(17)下端连通静脉插管(19)，形成循环体系；所述记滴管(7)底部设有记滴电极(8)，所述记滴电极(8)通过导线(9)连接生物机能实验系统(10)，其特征在于，所述记滴管(7)与静脉管(17)之间设有计量管(11)，所述计量管(11)上在1mL容量液体的液位所在管壁上划有标记线(20)，所述计量管(11)两侧分别设有红外发射器(12)和红外接收器(13)，且所述红外发射器(12)与红外接收器(13)之间传播的红外线刚好与标记线(20)处于同一平面内；所述红外接收器(13)通过导线(9)连接生物机能实验系统(10)，所述生物机能实验系统(10)上设有显示屏(14)；所述计量管(11)与静脉管(17)之间设有连通两者的连接管(15)，所述连接管(15)与计量管(11)的连接处设有电磁阀(16)。
2.根据权利要求1所述的一种蛙心灌流实验装置，其特征在于，所述显示屏(14)上显示计量管(11)内液滴积累到1mL时所对应的液滴数。
3.根据权利要求2所述的一种蛙心灌流实验装置，其特征在于，所述标记线(20)位于计量管(11)的中部偏上位置。
4.根据权利要求2所述的一种蛙心灌流实验装置，其特征在于，所述静脉管(17)上端仅预留用于连通连接管(15)的连接口，其余部分封闭，且封闭部分上设有添料口(18)。
5.根据权利要求2所述的一种蛙心灌流实验装置，其特征在于，所述红外接收器(13)连接时间继电器(21)，当红外接收器(13)接收的红外信息发生改变时，开启该时间继电器(21)，只有在设定时间内红外接收器(13)接收的红外信息保持稳定，显示屏(14)才能启动。
6.根据权利要求2～5任一项所述新型蛙心灌流实验装置的应用方法，其特征在于，包括如下步骤：
a.准备灌流实验：连接好实验装置，将生物机能实验系统(10)与电脑相连接，向缓冲管(5)和静脉管(19)内注入任氏液；
b.蛙心离体：将蛙体剖开后，先将动脉插管(3)和静脉插管(19)分别插入蛙心的主动脉和腔静脉，并用线结扎固定，然后用手术剪剪断血管，将蛙心从胸腔中提出，固定在万用支架上；
c.正常对比数据获取：待记滴管(7)内液滴变动规律时，开始计时，记录1分钟内所记液滴数A1及显示屏上的数字B1，根据算式X＝A÷B×1mL算出心输出量X1；
d.实验数据获取：根据实验目的，向静脉管(17)的任氏液中添加实验物质或施加实验因素，待记滴管(7)内液滴变动规律时，开始计时，记录1分钟内的液滴数A2及显示屏(14)上的数字B2，计算出心输出量X2；
e.得出结论：对比X1和X2，得出该实验因素或实验物质对心输出量的作用的结论。
7.根据权利要求6所述的应用方法，其特征在于，当要探究的实验物质或实验因素不止一个，且在实验其中一个实验物质或实验因素过程中向任氏液中添加了实验物质，则在获取实验数据后拔开连接管(15)与静脉管(17)的连接处，关闭生物机能实验系统(10)，用任氏液反复清洗蛙心和相关装置，向静脉管(17)内重新注入任氏液，并将连接管(15)与静脉管(17)连通，然后向静脉管(17)的任氏液中添加另一实验物质或施加另一实验因素，获取新的实验数据。
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