CN109596857B - 一种具有个性化组合结构的粒子图像测速模块化装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有个性化组合结构的粒子图像测速模块化装置，涉及人工介入型心脏瓣膜的体外粒子图像测速技术领域；包括转角模块，气容罐，水槽及实验段和储液罐；转角模块共有四个分成两组，对称设置在水槽及实验段的左右两侧；水槽及实验段左侧的转角模块组中的前一个转角模块上方的开口连接一个气容罐；在水槽及实验段右侧的转角模块组中的后一个转角模块上方的开口连接一个气容罐；同时，在右侧的转角模块组中的前一个转角模块右侧的开口连接一个储液罐；储液罐为入口，依次通过转角模块连接气容罐，水槽及实验段，然后连接另一个气容罐实现回路。本发明能根据实验的具体要求，快速接入新的模块或去除现有模块，实现个性化的组合，满足不同的实验要求和参数。

Description

一种具有个性化组合结构的粒子图像测速模块化装置
技术领域
本发明涉及到医疗器械的体外粒子图像测速技术领域，具体指一种具有个性化组合结构的粒子图像测速模块化装置。
背景技术
粒子图像测速(Particle Image Velocimetry，PIV)是一种瞬态、多点、无接触式的流体力学测速方法，能够在同一瞬态记录下大量空间点上的速度分布信息，并可提供丰富的流场空间结构以及流动特性。该技术应用在心血管支架类医疗器械体外测试领域，能够精确、有效观测支架前后的流场状态及分布，对于评价支架类医疗器械血流动力学性能有重要作用。
粒子图像测速所要求的实验条件和参数不尽相同，由流场环境方面进行区分，大体上可分为脉动流和稳态流两种环境。具体参数方面，又根据瓣膜的不同，需要满足不同测试条件下的不同压力参数和流量参数等参数。
发明内容
本发明根据人工介入型心脏瓣膜的体外粒子图像测速中的不同测试要求和条件，设计出一种具有个性化组合结构的粒子图像测速模块化装置，同时简化模块种类及其相互的连接方式，可靠性高并能高效完成相关测试。
所述的粒子图像测速模块化装置包括转角模块，气容罐，水槽及实验段，储液罐，连接管和密封片；
转角模块共有4个，每个转角模块均由一个底面和五个接口面构成，五个接口面中心均设有一个开口和凹槽，五个开口构成了内部互通的结构；
每两个转角模块构成一组，通过开口穿过连接管相连在一起；连接管的底座端放入转角模块凹槽中，并与转角模块间采用螺丝固定；两组转角模块对称设置在水槽及实验段的左右两侧，具体为：两组转角模块通过对应的开口穿过连接管，连接管贯穿水槽及实验段实现连接。
水槽及实验段左侧的转角模块组中的前一个转角模块上方的开口连接一个气容罐；在水槽及实验段右侧的转角模块组中的后一个转角模块上方的开口连接一个气容罐；同时，在右侧的转角模块组中的前一个转角模块右侧的开口连接一个储液罐；
气容罐上下设有密封板，通过外置螺栓固定，顶部均留有开口，连接气泵后通过进出气量调节气容罐压力；内部通过密封槽和密封圈密封。
储液罐的入口通过软管与装置的外部设备连接，出口通过连接管与右前方的转角模块相连接，同时，该右前方的转角模块与泵相连接；右前方的转角模块通过连接管与右后方的转角模块连接，同时依次连接气容罐和水槽及实验段；水槽及实验段的左侧再次连接左后方的转角模块，通过连接管接通左前方的转角模块，同时连接另一个气容罐，该气容罐再通过连接管和软管与储液罐进行连接，实现系统回路。
进一步，所有的连接管之间通过卡箍进行固定和密封；各转角模块不穿通连接管的开口均通过密封片实现封闭和密封。
进一步，在具体试验过程中，与水槽及实验段相连的两个转角模块上，将沿着水槽及实验段管路径向上的两个密封片换为透明密封片，实现实验段的被测瓣膜的形态观察；
进一步，在密封片中心开口，接入流量传感器或压力传感器，实现实验过程中流量、压力数据的监测。
进一步，转角模块，连接管和密封片均采用硬质不透明的聚四氟乙烯材料；
进一步，气容罐，水槽及实验段和储液罐由聚四氟乙烯和有机玻璃两种材料共同制成。
本发明的优点在于：
1)、一种具有个性化组合结构的粒子图像测速模块化装置，为组合式结构、开放式设计，整个装置的五部分间相互配合，其中关键的是转角模块，该部分实现不同结构间的连接与转换，并为实验手段多样化提供更多的可能。
2)、一种具有个性化组合结构的粒子图像测速模块化装置，转角模块的开放式设计，可以根据实验的具体要求，快速接入新的模块或去除现有模块，实现个性化的组合，满足不同的实验要求和参数。
3)、一种具有个性化组合结构的粒子图像测速模块化装置，在设计过程中，先后经过了三套实际产品的发展及优化，现有设计已经过多次粒子图像测速实验的检验，可靠且实用。同时，本发明为开放式设计，非常有利于根据不同的测试需要进行进一步的改进和优化。
附图说明
图1是本发明所述一种具有个性化组合结构的粒子图像测速模块化装置示意图；
图2是本发明所述转角模块示意图及工程视图。
图中：1-转角模块；2-气容罐；3-水槽及实验段；4-储液罐；5-连接管；6-密封片。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
本发明公开了一种具有个性化组合结构的粒子图像测速模块化装置，通过个性化组合结构，能够根据不同的测试条件及参数调整系统内模块的数量及顺序，构成能够满足不同要求及条件的测试系统，保证测速实验的顺利进行。
所述的粒子图像测速模块化装置如图1和图2所示，包括转角模块1，气容罐2，水槽及实验段3，储液罐4，连接管5和密封片6；气容罐2，水槽及实验段3，储液罐4均通过连接管1与转角模块进行连接、组合；
转角模块1共有四个，每个转角模块1均由一个底面和五个接口面构成，除底面外，剩余五个接口面中心均设有一个开口和凹槽，五个开口构成了内部互通的结构；能满足多种需求，在要求互通的条件下，可通过在凹槽处直接安装连接管5，实现相应开口的管路互通，其余凹槽处安装密封片6，实现相应开口的封闭。
每两个转角模块1构成一组，通过开口穿过连接管5相连在一起；连接管5的底座端放入转角模块1的凹槽中，并与转角模块1间采用螺丝固定；两组转角模块1对称设置在水槽及实验段3的左右两侧，具体为：两组转角模块1通过对应的开口穿过连接管5，连接管5贯穿水槽及实验段3实现连接。
水槽及实验段3左侧的转角模块组中的前一个转角模块1上方的开口连接一个气容罐2；在水槽及实验段3右侧的转角模块组中的后一个转角模块1上方的开口连接一个气容罐2；同时，在右侧的转角模块组中的前一个转角模块1右侧的开口连接一个储液罐4；
气容罐2上下设有密封板，通过外置螺栓固定，顶部均留有开口，连接气泵后通过进出气量调节气容罐压力；内部通过密封槽和密封圈密封。
储液罐4的入口通过软管与装置的外部设备连接，出口通过连接管5与右前方的转角模块1相连接，同时，该右前方的转角模块1与泵相连接；右前方的转角模块1通过连接管5与右后方的转角模块1连接，同时依次连接气容罐2和水槽及实验段3；水槽及实验段3的左侧再次连接左后方的转角模块1，通过连接管5接通左前方的转角模块1，同时连接另一个气容罐2，该气容罐2再通过连接管5和软管与储液罐4进行连接，实现系统回路。
一般情况下，在储液罐4处与系统末端处用软管实现整个系统的管路循环，并在距离储液罐4最近的转角模块1处接入泵，实现整个系统的动力输入的接入，可根据实验要求接入不同的泵，实现脉动流或稳态流环境。所有部分间均由密封槽、密封圈等措施保证密封工作，各个部位相互紧密配合，密封性有保证，不会产生泄漏现象。
进一步，所有的连接管5之间通过卡箍直接固定，牢固的同时保证了密封性；各转角模块1不穿通连接管5的开口均通过密封片6实现封闭和密封，密封片6也放入转角模块1凹槽中，并通过螺丝固定；
进一步，在某些具体试验过程中，与水槽及实验段3相连的两个转角模块1上，将沿着水槽及实验段管3路径向上的两个密封片6换为有机玻璃材料制成的透明密封片，实现实验段内的被测瓣膜的形态观察以及其他观察需求；
进一步，在密封片6中心开口，接入流量传感器或压力传感器，实现实验过程中流量、压力数据的监测。
进一步，转角模块1，连接管5和密封片6均采用硬质不透明的聚四氟乙烯材料制成，以保证这几个部分的强度和硬度，满足设备的使用需要；
进一步，气容罐2，水槽及实验段3和储液罐4由聚四氟乙烯和有机玻璃两种材料共同制成。各部分间采用卡箍或螺丝相互固定，便于高效拆卸、组装和改装。
本发明采用开放式设计，转角模块设计简单实用且可靠，易于拆卸、组装和改装，通过接口面的凹槽、螺丝孔以及转角模块内部的互通结构，结合连接管，实现系统内模块间的自由组合和安装。系统各个部分可灵活增减及组合，满足不同实验要求。

Claims (9)

1.一种具有个性化组合结构的粒子图像测速模块化装置，其特征在于，包括转角模块，气容罐，水槽及实验段，储液罐和连接管；
转角模块共有四个，每两个转角模块构成一组，通过开口穿过连接管相连在一起；两组转角模块对称设置在水槽及实验段的左右两侧；水槽及实验段左侧的转角模块组中的前一个转角模块上方的开口连接一个气容罐；在水槽及实验段右侧的转角模块组中的后一个转角模块上方的开口连接一个气容罐；同时，在右侧的转角模块组中的前一个转角模块右侧的开口连接一个储液罐；
储液罐的入口通过软管与装置的外部设备连接，出口通过连接管与右前方的转角模块相连接，同时，该右前方的转角模块与泵相连接；右前方的转角模块通过连接管与右后方的转角模块连接，右后方的转角模块同时连接气容罐和水槽及实验段；水槽及实验段的左侧再次连接左后方的转角模块，通过连接管接通左前方的转角模块，左前方的转角模块连接另一个气容罐，该气容罐再通过连接管和软管与储液罐进行连接，实现系统回路。
2.如权利要求1所述的一种具有个性化组合结构的粒子图像测速模块化装置，其特征在于，每个所述的转角模块均由一个底面和五个接口面构成，五个接口面中心均设有一个开口和凹槽，五个开口构成了内部互通的结构。
3.如权利要求1所述的一种具有个性化组合结构的粒子图像测速模块化装置，其特征在于，所述的连接管的底座端放入转角模块凹槽中，并与转角模块间采用螺丝固定。
4.如权利要求1所述的一种具有个性化组合结构的粒子图像测速模块化装置，其特征在于，所述的气容罐上下设有密封板，通过外置螺栓固定，顶部均留有开口，连接气泵后通过进出气量调节气容罐压力；内部通过密封槽和密封圈密封。
5.如权利要求1所述的一种具有个性化组合结构的粒子图像测速模块化装置，其特征在于，所有的连接管之间通过卡箍进行固定和密封；各转角模块不穿通连接管的开口均通过密封片实现封闭和密封。
6.如权利要求1所述的一种具有个性化组合结构的粒子图像测速模块化装置，其特征在于，在具体试验过程中，与水槽及实验段相连的两个转角模块上，将沿着水槽及实验段管路径向上的两个密封片换为透明密封片，实现实验段的被测瓣膜的形态观察。
7.如权利要求6所述的一种具有个性化组合结构的粒子图像测速模块化装置，其特征在于，在密封片中心开口，接入流量传感器或压力传感器，实现实验过程中流量、压力数据的监测。
8.如权利要求1所述的一种具有个性化组合结构的粒子图像测速模块化装置，其特征在于，所述的转角模块，连接管和密封片均采用硬质不透明的聚四氟乙烯材料。
9.如权利要求1所述的一种具有个性化组合结构的粒子图像测速模块化装置，其特征在于，所述的气容罐，水槽及实验段和储液罐由聚四氟乙烯和有机玻璃两种材料共同制成。
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