CN109470556A - 一种用于室间隔缺损封堵器的疲劳测试的压力输送系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于室间隔缺损封堵器的疲劳测试的压力输送系统，包括水泵、储液槽、阻力阀、连接管路与缸体，用于为室间隔缺损封堵器疲劳测试设备提供高频周期性类正弦波状压力。其中，缸体和储液槽与室间隔缺损封堵器疲劳测试设备相连；连接管路上安装阻力阀。水泵安装于室间隔缺损封堵器疲劳测试设备内，通过管路连接储液槽顶面。储液槽侧壁设计有排液孔，使储液槽中多余的液体流入室间隔缺损封堵器疲劳测试设备。室间隔缺损封堵器疲劳测试设备上还安装传感器，监测压力，流量等数据；通过控制及数据采集系统采集传感器数据，并进行处理得到电机控制信号，调节缸体的电机输出，使室间隔缺损封堵器疲劳测试设备的压力及流量达到相关的实验条件。

Description

一种用于室间隔缺损封堵器的疲劳测试的压力输送系统

技术领域

本发明涉及到室间隔缺损封堵器的疲劳测试技术领域，具体是指一种用于室间隔缺损封堵器的疲劳测试的压力输送装置。该装置可以有效模拟出左、右心室压力，并提供高频周期性输出，加速模拟心脏周期性工作的压力环境，达到加速疲劳测试的目的。

背景技术

根据中华人民共和国医药行业标准《YY/T 1553-2017心血管植入物心脏封堵器》的相关要求，以及室间隔缺损封堵器的实际服役环境，室间隔缺损封堵器的疲劳测试需要真实模拟封堵器的服役的压力环境，同时应满足时效性要求。即疲劳测试系统一方面应能够模拟出正常人体左、右心室在循环周期内的实际压力环境，另一方面应能够满足加速疲劳测试的要求，在一定时间内完成应有的循环次数，测试室间隔封堵器的耐疲劳性。

发明内容

本发明的目的是根据室间隔缺损封堵器的实际服役环境以及相关行业标准的要求，设计出一种用于室间隔缺损封堵器的疲劳测试的压力输送系统，模拟出正常人体左、右心室在循环周期内的实际压力环境并利用高频电极的输出实现加速测试，保证测试的时效性。

本发明用于室间隔缺损封堵器的疲劳测试的压力输送系统，包括水泵、储液槽、阻力阀、连接管路与缸体，用于为室间隔缺损封堵器疲劳测试设备提供高频周期性类正弦波状压力。

其中，缸体和储液槽底端通过连接管路与室间隔缺损封堵器疲劳测试设备相连；与储液槽相连的连接管路上，安装阻力阀；所述水泵安装于室间隔缺损封堵器疲劳测试设备内；水泵通过管路连接储液槽顶面。

储液槽侧壁设计有排液孔，排液孔处连接排液管路，使储液槽中多余的液体流入室间隔缺损封堵器疲劳测试设备，实现了室间隔缺损封堵器疲劳测试设备和储液槽内液体液面的动态平衡。

上述室间隔缺损封堵器疲劳测试设备上还安装传感器，用于监测室间隔缺损封堵器疲劳测试设备内压力，流量等数据；传感器通过数据线连接控制及数据采集系统，控制及数据采集系统还通过数据线连接缸体的电机；通过控制及数据采集系统采集传感器侧的数据，并进行处理得到电机控制信号，调节缸体的电机输出，使室间隔缺损封堵器疲劳测试设备的压力及流量达到相关的实验条件。

本发明的优点在于：

1、本发明用于室间隔缺损封堵器的疲劳测试的压力输送系统，充分考虑结构合理性、易于实现性，采用通用可靠性材料与结构制成，结构简单、可靠，便于安装、维修和改装。

2、本发明用于室间隔缺损封堵器的疲劳测试的压力输送系统，通过设计储液槽，一方面平衡系统整体压力，保障测试过程中的稳定性和准确性；另一方面给压力输送系统提供初始压力，使得电机系统负载减小，便于系统整体的稳定控制。

3、系统主体管路采用刚性设计，确保压力传输过程中的能量保存，避免因管路壁面弹性造成的能量损失，进而确保系统压力的稳定性，同时，刚性设计保证系统整体强度和稳定性。

附图说明

图1为本发明用于室间隔缺损封堵器的疲劳测试的压力输送系统整体结构示意图。

图中：

1-水泵 2-储液槽 3-阻力阀

4-连接管路 5-缸体 6-控制及数据采集系统

7-排液管路 8-左心室模拟腔 9-室间隔模拟片

10-右心室模拟槽 11-封堵器

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

本发明的用于室间隔缺损封堵器的疲劳测试的压力输送系统，水泵1、储液槽2、阻力阀3、连接管路4、缸体5、控制及数据采集系统6与排液管路7，如图1所示，用于为室间隔缺损封堵器疲劳测试设备提供高频周期性类正弦波状压力。

本发明中所涉及的室间隔缺损封堵器疲劳测试设备包括左心室模拟腔8、室间隔模拟片9与右心室模拟槽10。

所述左心室模拟腔7为矩形腔体，由聚四氟乙烯制成，保证整体的强度和刚度，满足腔内压力频繁快速变化的需求。左心室模拟腔8位于右心室模拟槽10内，其右侧面未封闭，而是与右心室模拟槽10右侧壁相接为一体，使左心室模拟腔8与右心室模拟槽10共用同一右侧壁。左心室模拟腔8前后侧壁上开有圆形开口，同时在圆形开口周向设计螺丝孔，用于安装室间隔模拟片9。

所述室间隔模拟片9为圆片，由医用硅胶制成，外缘周向上设计有通孔，且中心处留有开口，模拟室间隔缺损。室间隔模拟片9的开口处直接安装封堵器11，得到带有封堵器11的室间隔模拟片9；室间隔模拟片9可根据具体实验需求进行厚度方面的调整，中心开口的规格也可根据不同规格的封堵器进行调整，模拟片的实际测试面积也可由环形固定垫片的规格进行调整，结合多方面可调整的参数，保证该装置可以满足不同测试条件的要求。

随后通过螺栓穿过室间模拟片9周向的通孔后与左心室模拟腔8侧壁面圆形开口周向上的螺孔配合拧紧，将带有封堵器11的室间隔模拟片9固定于左心室模拟腔8的侧壁面上，使两者完全贴合并保证间的周向上的密封性。上述螺栓头部与室间隔模拟片9间还设置有垫片，减少拧紧螺栓时对室间隔模拟片9的挤压作用。上述封堵器11也可在安装室间隔模拟片9之后进行安装；在室间隔模拟片9安装完毕后，通过导管等输送系统将封堵器11由左心室模拟腔8上方压力输送装置接口导入左心室模拟腔8内，然后在到达中心开口处释放封堵器11，完成封堵器11的安装；此过程可模拟输送装置经由血管到达心脏再到达缺损位置，测试封堵器的同时也对输送装置进行测试。

上述右心室模拟槽10的右侧壁上开孔，与左心室模拟腔8内部连通，用于连接压力输送系统，由压力输送系统向左心室模拟腔8内提供高频周期性类正弦波状压力，以此模拟加速状态下的人体脉动流，以满足加速疲劳测试的目的。

由此，在右心室模拟槽10以及左心室模拟腔8中注入生理盐水，需使生理盐水没过室间隔模拟片9，随后即可进行疲劳测试实验。本发明中，右心室模拟槽10由有机玻璃制成，保证强度的同时，其材料的透明性满足试验过程中的观察需求。

在进行疲劳测试实验时，室间隔模拟片9能够利用自身的材料属性较好模拟出封堵器11服役过程中，封堵器11与室间隔模拟片9之间的相互作用。当封堵器11及室间隔模拟片9安装完毕后，为压力输送装置的初始状态，室间隔模拟片9呈现自然平展状态，此时封堵器11受到其所在室间隔模拟片9的径向挤压力较大。当压力输送系统向左心室模拟腔8内输送压力后，左心室模拟腔8与右心室模拟槽10间差较大，此时室间隔模拟片9呈现由左心室模拟腔8向右心室模拟槽10的位移状态，此时室间隔模拟片9呈现曲面凸出状态，造成室间隔模拟片9的中心开口直径变大，封堵器11受到其所在室间隔模拟片9的径向挤压力减小，封堵器11相对于室间隔模拟片9之间会产生相对位移，伴随二者之间的摩擦作用。当压力输送系统停止向左心室模拟腔8内输送压力后，左心室模拟腔8与右心室模拟槽10间压差较小，室间隔模拟片9呈现趋于平展的状态，此过程室间隔模拟片9的中心开口直径变小，封堵器11受到其所在室间隔模拟片9的径向挤压力增大，封堵器11相对于室间隔模拟片9之间会产生相对于上一过程的反向位移，伴随二者之间的摩擦作用。在进行上述疲劳测试实验前，右心室模拟槽10中的生理盐水液面高度可根据具体试验要求进行调节，以满足实验所需的初始压力差。

所述压力输送系统中，缸体5和储液槽2底端通过连接管路4与右心室模拟槽9右侧壁上开孔连通。缸体内具有活塞；活塞左侧是液体，液体体积可根据活塞的左右移动改变，从而改变整个压力输送系统的液体压力情况。活塞右侧是连杆，连杆连接电机，由电机驱动连杆带动活塞的左右移动。电机根据相关参数决定连杆左右运动的频率及振幅。上述与储液槽2相连的连接管路4上，安装阻力阀3，用来调节压力输送系统中的液阻，满足相关试验条件。左心室模拟腔8侧壁上方安装传感器，用于监测左心室模拟腔8内压力，流量等数据；该传感器通过数据线连接控制及数据采集系统6，控制及数据采集系统6还通过数据线连接缸体5的电机；通过控制及数据采集系统6采集传感器测得的数据，并进行处理得到电机控制信号，调节缸体5的电机输出，使左心室模拟腔8的压力及流量达到相关的实验条件。所述水泵1安装于右心室模拟槽10内，贴壁安装；水泵1通过管路连接储液槽2顶面。储液槽2侧壁设计有排液孔，排液孔处连接排液管路7，排液管路7的出口位于右心室模拟槽10上方，由此使储液槽2中多余的液体流入右心室模拟腔8中，实现了右心室模拟槽10和储液槽2液面的动态平衡，保证了初始压力的稳定性。

测试开始前，将室间隔封堵器11安装至室间隔模拟片9中心小孔处，再将室间隔模拟片9安装至左心室模拟腔8侧壁开口处，过程中需要区分封堵器11的方向性，确保封堵器11方向正确。向右心室模拟槽10和储液槽2分别注入生理盐水，使得右心室模拟槽10液面高度为40cm，储液槽2液面高度为100cm，即封堵器10位置模拟槽一侧初始压力约为30mmHg，模拟腔一侧初始压力约为70mmHg左右；整体检查系统，确保稳固、密封性之后，开启缸体5的电机、控制和数据收集系统6、水泵1，此时，缸体5的电机运转，带动活塞的连杆左右运动，活塞所有运动决定活塞左侧缸体5内液体体积，从而改变系统内的液体压力。压力同时向左心室模拟腔与储液槽2运动；压力进入左心室模拟腔8，形成液体的定向移动。而向储液槽2运动的压力，由于储液槽2位于高位，与左心室模拟腔8间存在高度差，使得压力不能造成液体向储液槽2上移，储液槽2中的液体优先向下并受压力推动进入左心室模拟腔8。进入左心室模拟腔8内的液体通过封堵器11不断进入右心室模拟槽10，右心室模拟槽10中的液体会不断增多，此时由水泵1将右心室模拟槽10中多余的液体抽向储液槽2中。当储液槽2中的液面高度没有到达排水孔位置时，储液槽2内的液体会优先补充左心室模拟腔8；如果储液槽2中的液面高度到达排水孔，则会优先向下补充左心室模拟腔8，同时将多余的液体经排水孔流向右心室模拟槽10。实际测试时：右心室模拟槽10中的水泵1功率会较大，即抽水量较大，使得储液槽2中的液体高度始终保持在排水孔高度，因此，由于系统内的液体总量是一定的、储液槽2、右心室模拟槽10中的液面高度也是一定的，则系统中的液体量也是一定，各个部分处于压力稳定状态，缸体5的电机输出环境更好，调节左心室模拟腔8中的压力更为容易、稳定。综上，系统中液体的流向整体为图1中顺时针方向。

测试过程中，控制及数据采集系统6实时获取传感器测得的左心室模拟腔8内压力，流量数据，调节电机输出参数与阻力阀3。此过程中，缸体5的电机带动活塞提供高频周期往复性运动，需要将电机输出频率调整至10～20Hz，保证整体测试的时效性，然后调整缸体5的电机输出振幅并配合阻力阀3的调节直至左心室模拟腔8内的压力达到测试规定压力范围并保持稳定。经上述调节，压力输送系统产生高频脉动流，加速模拟出人体在系统整体运转过程中，左心室模拟腔8压力大于右心室模拟槽10压力时，压力输送系统内液体会通过封堵器11不断由左心室模拟腔8向右心室模拟槽10方向周期性流动，同时，右心室模拟槽10内运转中的水泵1不断把液体抽向储液槽2中，储液槽2内多余液体也会通过侧面排水孔流入模拟槽中，如此，右心室模拟槽10和储液2均实现了液面的动态平衡，保证了初始压力的稳定性。储液槽2一方面利用水泵1的输水和排水孔的排水平衡系统整体压力，保障测试过程中的稳定性和准确性；另一方面利用其液面高度给压力输送系统提供初始压力，使得气缸5的电机负载减小，便于压力输送系统的稳定控制。

本发明中压力输送系统中的管路均采用刚性设计，压力传输过程中不会存在能量流失，避免了因管路壁面弹性造成的能量损失，同时保证了压力输总系统中压力的稳定性，刚性设计也保证压力输送系统整体强度和稳定性。

Claims (4)

1.一种用于室间隔缺损封堵器的疲劳测试的压力输送系统，其特征在于：包括水泵、储液槽、阻力阀、连接管路与缸体，用于为室间隔缺损封堵器疲劳测试设备提供高频周期性类正弦波状压力；

其中，缸体和储液槽底端通过连接管路与室间隔缺损封堵器疲劳测试设备相连；与储液槽相连的连接管路上，安装阻力阀；所述水泵安装于室间隔缺损封堵器疲劳测试设备内；水泵通过管路连接储液槽顶面。

2.如权利要求1所述一种室间隔缺损封堵器的疲劳测试的压力输送系统，其特征在于：室间隔缺损封堵器疲劳测试设备包括左心室模拟腔、室间隔模拟片与右心室模拟槽；

其中，左心室模拟腔位于右心室模拟槽；左心室模拟腔侧壁开口安装室间隔模拟片，室间隔模拟片中心开孔安装封堵器；左心室模拟腔位于右心室模拟槽内，其右侧面与右心室模拟槽右侧壁相接为一体；右心室模拟槽的右侧壁上开孔，与左心室模拟腔内部连通，用于连接压力输送系统，左心室模拟腔上还具有用于连接压力输送装置的接口；

进行疲劳测试试验前，右心室模拟槽以及左心室模拟腔中注入生理盐水，使右心室模拟槽与左心室模拟腔中生理盐水均没过模拟片。

由压力输送系统向左心室模拟腔内提供高频周期性类正弦波状压力，模拟加速状态下的人体脉动流。

3.如权利要求1所述一种室间隔缺损封堵器的疲劳测试的压力输送系统，其特征在于：室间隔缺损封堵器疲劳测试设备上安装传感器，用于监测室间隔缺损封堵器疲劳测试设备内压力，流量等数据；传感器通过数据线连接控制及数据采集系统，控制及数据采集系统还通过数据线连接缸体的电机；通过控制及数据采集系统采集传感器测得的数据，并进行处理得到电机控制信号，调节缸体的电机输出，使室间隔缺损封堵器疲劳测试设备的压力及流量达到相关的实验条件。

4.如权利要求1所述一种室间隔缺损封堵器的疲劳测试的压力输送系统，其特征在于：储液槽侧壁设计有排液孔，排液孔处连接排液管路，使储液槽中多余的液体流入室间隔缺损封堵器疲劳测试设备，实现了室间隔缺损封堵器疲劳测试设备和储液槽内液体液面的动态平衡。