CN109870316A - 一种轴流血泵空化实验台 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种轴流血泵空化实验台，包括人工心室、储血器、缓冲器、真空泵和图像采集设备；所述真空泵与缓冲器的一端连接，缓冲器的另一端分别与人工心室的一端和储血器的一端连接，所述人工心室的另一端与储血器的另一端连接；所述人工心室用于安装轴流血泵，所述图像采集设备用于采集轴流血泵的空化情况。该实验装置能够通过降低血泵入口压力，人为的制造血泵产生空化所需要的压力临界点，使血泵产生空化，并通过高速相机记录空化产生的情况。最后，根据血泵的工作条件分析血泵在左心辅助中是否会产生空化现象，进而可以通过改进血泵结构，预防空化产生。

Description

一种轴流血泵空化实验台

技术领域

本发明属于血泵空化实验技术领域，具体涉及一种轴流血泵空化实验台。

背景技术

轴流血泵Axial-Flow Blood Pump，因其结构简单、重量轻、流量大、效率高和易植入等优点，逐步成为叶轮血泵的主要发展方向。本发明人自主研发了一种植入式轴流血泵，它通过开胸手术从主动脉或肺动脉穿刺植入，放置在主动脉瓣或肺动脉瓣位置，用于左心或右心辅助，手术过程中只开胸，不开心，对人体自然心脏的影响较小。该轴流血泵的研究中其稳定性和耐久性是研究的一个主要方面，但国内及国际上对血泵稳定性和耐久性的研究基本上都集中在血泵的血液相容性、轴承的摩擦等的研究，而对血泵空化问题的研究却很少，而空化现象的产生会损坏血泵的叶片或泵壳，是影响其耐久性的一个重要因素，需要重点进行研究。但由于血泵空化方面的研究较少，缺少必备的配套实验装置。因此对血泵空化的研究必须设计配套的实验装置使其产生空化现象，从而对血泵空化产生的临界条件进行研究，然后结合血泵的工作条件分析血泵在心室辅助过程中产生空化的可能性及预防措施。

发明内容

本发明的目的是提供一种轴流血泵空化实验台，可人为调节血泵进口压力，使血泵达到空化产生的界点，用于心脏辅助装置中轴流血泵的空化研究。该实验装置能够通过降低血泵入口压力，人为的制造血泵产生空化所需要的压力临界点，使血泵产生空化，并通过高速相机记录空化产生的情况。最后，根据血泵的工作条件分析血泵在左心辅助中是否会产生空化现象。

为了达到以上目的，本发明采用以下技术方案：一种轴流血泵空化实验台，包括人工心室、储液器、缓冲器、真空泵和图像采集设备；

所述真空泵与缓冲器的一端连接，所述人工心室的一端分别与缓冲器的另一端和储液器的一端连接，所述人工心室的另一端与储液器的另一端连接；所述人工心室用于安装轴流血泵，所述图像采集设备用于采集轴流血泵的空化情况；所述的储液器上方和注液阀连接，用于注入血泵的传输液体和控制缓冲器液位。

上述方案中，所述人工心室包括左心室和升主动脉；

所述左心室位于升主动脉的下部，左心室和升主动脉之间设有隔板，隔板上设有通孔，所述通孔用于轴流血泵从中间穿过，所述左心室与轴流血泵的入口连通，升主动脉与轴流血泵的出口连通；所述升主动脉与储液器的另一端连接；所述左心室分别与缓冲器的另一端和储液器的一端连接。

上述方案中，所述左心室与储液器连接的管道上设有阻尼阀。

上述方案中，所述左心室与储液器连接的管道上还设有流量传感器。

上述方案中，所述的储液器上方设有注液阀。

上述方案中，所述人工心室的左心室和升主动脉上分别设有压力传感器。

上述方案中，所述储液器上设有注液阀。

上述方案中，所述图像采集设备为高速相机。

上述方案中，所述缓冲器下部分装有血液，上部分为空气；

所述真空泵与缓冲器的上部分连接，缓冲器下部分分别与人工心室和储液器连接。

上述方案中，所述轴流血泵的泵壳为透明材料制成。

上述方案中，所述人工心室为透明材料制成。

上述方案中，所述人工心室与轴流血泵连接的位置设有密封装置。

上述方案中，所述空化实验装置中的传输液体是体积比为40％甘油水溶液，便于空化数据采集。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1.本发明所述轴流血泵空化实验台是一种用于检测轴流血泵产生空化现象的实验仪器，该实验台通过人为降低血泵入口压力，使检测轴流血泵产生空化临界点，然后参考血泵运行的工作条件，分析轴流血泵心室辅助过程中是否存在空化现象，以及检测轴流血泵空化产生的位置，进而可以通过改进血泵结构，预防空化产生。

2.本发明所述人工心室有两部分组成，下面为左心室，上面为升主动脉，上下两部分之间有一块隔板，隔板上有个小孔，用于轴流血泵从中间穿过，放置于人工心室中，入口位于人工心室的下部左心室位置，出口位于人工心室的上部升主动脉位置，将血液从左心室传输到升主动脉。

3.本发明所述储液器为圆柱形空腔结构，一端和人工心室的主动脉相连，另一端和人工心室的左心室相连，上方设有注液阀，用于存储轴流血泵的传输液体。

4.本发明所述缓冲器为圆柱形空腔结构，缓冲器通过连接导管与左心室相连，其下部分装有血液，上部分为空气，通过空气的压缩性起到缓冲作用。

5.本发明所述真空泵和缓冲器相连，通过抽取缓冲器空气使轴流血泵入口压力降低。

6.本发明所述的阻尼阀和储液器相连，用于调节循环系统中的阻力。

7.本发明所述压力传感器分别安装在于人工左心室和主动脉，用于检测左心室和主动脉的压力。

8.本发明所述流量传感器用于检测系统中的流量。

9.本发明所述储液器上设有注液阀，用于注入血泵传输液体和控制缓冲器液位。

10.本发明所述轴流血泵，其泵壳为透明的材料构成，便于高速相机的图像捕捉。

11.本发明所述人工心室，其材料为透明的材料构成，便于高速相机的图像捕捉。

12.本发明所述轴流血泵和人工心室之间的连接要采用密封措施，防止血液从主动脉倒流回左心室。

附图说明

图1为轴流血泵空化实验台主视图。

图2为轴流血泵空化实验台俯视图。

图3为轴流血泵空化实验台三维立体图。

图4为植入式轴流血泵的结构示意图。

图5为植入式轴流血泵植入位置示意图。

图6为人工心室的结构示意图。

图中：1-轴流血泵，1.1-轴流血泵入口，1.2-轴流血泵出口，2-人工心室，2.1-左心室，2.2-升主动脉，2.3-隔板，2.4-通孔，3-储液器，4-缓冲器，5-流量传感器，6-阻尼阀，7-真空泵，8-压力传感器，9-连接导管，10-左心室，11-右心室，12-主动脉，13-肺动脉，14-主动脉瓣，15-肺动脉瓣，16-血泵植入位置，17-高速相机，18-注液阀。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

图1、2和3所示为本发明所述轴流血泵空化实验台的一种实施方式，所述轴流血泵空化实验台包括人工心室2、储液器3、缓冲器4、流量传感器5、阻尼阀6、真空泵7、压力传感器8和图像采集设备；所述真空泵7与缓冲器4的一端通过连接导管9连接，所述人工心室2的一端分别与缓冲器4的另一端和储液器3的一端通过连接导管9连接，，所述人工心室2的另一端与储液器3的另一端通过连接导管9连接；所述人工心室2用于安装轴流血泵1，所述图像采集设备用于采集轴流血泵1的空化情况。优选的，所述图像采集设备为高速相机17。所述左心室2.1与储液器3连接的管道上设有流量传感器5和阻尼阀6；所述流量传感器5用于检测系统中的流量。所述阻尼阀6和储液器3相连，用于调节循环系统中的阻力。所述人工心室2的左心室2.1和升主动脉2.2上分别设有压力传感器8。所述储液器3上设有注液阀18，用于注入轴流血泵1传输液体和控制缓冲器4液位。

本发明中优选的，所述轴流血泵1为检测是否有空化现象产生的植入式轴流血泵。所述植入式轴流血泵为自主研发的植入式轴流血泵，该植入式轴流泵的结构已经申请专利，但本发明所述轴流血泵1不限于该植入式轴流泵。所述植入式轴流血泵，通过开胸手术从主动脉或肺动脉穿刺植入，放置在主动脉瓣或肺动脉瓣位置，用于左心或右心辅助，手术过程中只开胸，不开心，对人体自然心脏的影响较小。其结构图如图4所示，所述植入式轴流血泵包括轴流血泵入口1.1和轴流血泵出口1.2。所述植入式轴流血泵在人体心脏的放置位置如图5所示，人体心脏包括左心室10、右心室11、主动脉12、肺动脉13、主动脉瓣14和肺动脉瓣15，所述植入式轴流血泵放置在血泵植入位置16。

如图6所示，所述人工心室2包括左心室2.1和升主动脉2.2；所述左心室2.1位于升主动脉2.2的下部，左心室2.1和升主动脉2.2之间设有隔板2.3，隔板上设有通孔2.4，所述通孔2.4用于轴流血泵1从中间穿过，所述左心室2.1与轴流血泵入口1.1连通，升主动脉2.2与轴流血泵出口1.2连通；所述升主动脉2.2与储液器3的另一端连接；所述左心室2.1分别与缓冲器4的另一端和储液器3的一端连接。所述人工心室2的左心室2.1和升主动脉2.2上分别设有压力传感器8。所述压力传感器8分别安装在于人工左心室2.1和升主动脉2.2，用于检测左心室和升主动脉的压力。

所述缓冲器4为圆柱形空腔结构，下部分装有血液，上部分为空气；所述真空泵7与缓冲器4的上部分连接，缓冲器4下部分分别与人工心室2和储液器3连接。通过抽取缓冲器4空气使轴流血泵入口1.1压力降低。

所述轴流血泵1的泵壳为透明的材料构成，便于高速相机的图像捕捉。

所述人工心室2为透明材料制成，如：有机玻璃，便于高速相机的图像捕捉。

所述人工心室2与轴流血泵1连接的位置设有密封装置，防止血液从主动脉倒流回左心室。所述人工心室2底部设有支撑架。

优先地，所述储液器3、缓冲器4和连接导管9，其材料为硬性材料构成，防止真空泵7抽取空气降低轴流血泵入口端压力时，将上述器件抽扁变形。

优先地，所示缓冲器4的液体液位通过注液阀18调节，并在其内形成一定体积的空气，其缓冲作用；缓冲器内的压力通过真空泵7调节，人为降低血泵1入口的压力，使其产生空化。

优选的，所述实验台中的传输液体为体积比40％的甘油水溶液，该水溶液粘度和密度和血液非常接近，使轴流血泵1的工作条件更接近真实的心室辅助工作条件。

实施例：

在所述轴流血泵空化实验台中冲入体积比为40％的甘油水溶液。控制轴流血泵1运转，调节阻尼阀6产生合适的阻力。启动真空泵7，使真空泵7的功率有小到大慢慢调节，使用高速相机17记录轴流血泵1内部产生空泡的情况，记录空泡产生时的临界点，空泡爆裂对轴流血泵1损坏的位置。最后根据轴流血泵1的工作条件分析其在心室辅助过程中是否有空化现象产生，若有空化现象产生，然后根据空化对轴流血泵1的损坏位置，改变轴流血泵1的结构，降低空化产生的轴流血泵入口压力的临界点。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种轴流血泵空化实验台，其特征在于，包括人工心室(2)、储液器(3)、缓冲器(4)、真空泵(7)和图像采集设备；

所述真空泵(7)与缓冲器(4)的一端连接，所述人工心室(2)的一端分别与缓冲器(4)的另一端和储液器(3)的一端连接，所述人工心室(2)的另一端与储液器(3)的另一端连接；所述人工心室(2)用于安装轴流血泵(1)，所述图像采集设备用于采集轴流血泵(1)的空化情况。

2.根据权利要求1所述的轴流血泵空化实验台，其特征在于，所述人工心室(2)包括左心室(2.1)和升主动脉(2.2)；

所述左心室(2.1)位于升主动脉(2.2)的下部，左心室(2.1)和升主动脉(2.2)之间设有隔板(2.3)，隔板上设有通孔(2.4)，所述通孔(2.4)用于轴流血泵(1)从中间穿过，所述左心室(2.1)与轴流血泵入口(1.1)连通，升主动脉(2.2)与轴流血泵出口(1.2)连通；所述升主动脉(2.2)与储液器(3)的另一端连接；所述左心室(2.1)分别与缓冲器(4)的另一端和储液器(3)的一端连接。

3.根据权利要求2所述的轴流血泵空化实验台，其特征在于，所述左心室(2.1)与储液器(3)连接的管道上设有阻尼阀(6)。

4.根据权利要求2所述的轴流血泵空化实验台，其特征在于，所述左心室(2.1)与储液器(3)连接的管道上还设有流量传感器(5)。

5.根据权利要求2所述的轴流血泵空化实验台，其特征在于，所述人工心室(2)的左心室(2.1)和升主动脉(2.2)上分别设有压力传感器(8)。

6.根据权利要求1所述的轴流血泵空化实验台，其特征在于，所述储液器(3)上设有注液阀(18)。用于注入血泵(1)传输液体和控制缓冲器(4)液位

7.根据权利要求1所述的轴流血泵空化实验台，其特征在于，所述缓冲器(4)下部分装有传输液体，上部分为空气；

所述真空泵(7)与缓冲器(4)的上部分连接，缓冲器(4)下部分分别与人工心室(2)和储液器(3)连接。

8.根据权利要求1所述的轴流血泵空化实验台，其特征在于，所述轴流血泵(1)的泵壳为透明材料制成。

9.根据权利要求1所述的轴流血泵空化实验台，其特征在于，所述人工心室(2)为透明材料制成。

10.根据权利要求1所述的轴流血泵空化实验台，其特征在于，所述人工心室(2)与轴流血泵(1)连接的位置设有密封装置。