CN109935147B - 一种膀胱环境模拟装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种膀胱环境模拟装置，包括控制器、驱动机构、仿生尿液装置、仿生血液装置和仿真膀胱；所述仿生尿液装置用于提供预设湿度环境中预设温度的仿生尿液；所述仿生血液装置用于提供所述预设温度的仿生血液；所述控制器用于在控制所述仿生尿液装置和所述仿生血液装置均开启时，控制所述驱动机构运动，以便驱动所述仿生尿液注入所述仿真膀胱内部，所述仿生血液注入所述仿真膀胱内壁的仿真血液通道中。本申请提供了一种与人体膀胱环境相近的模拟环境，在不借助人体或者动物的情况下就可进行测量仪的测试与标定，方便了测量仪的测试与标定，降低了测试与标定的成本。

Description

一种膀胱环境模拟装置

技术领域

本申请涉及生物医学技术领域，特别是涉及一种膀胱环境模拟装置。

背景技术

人体膀胱中血氧饱和度的实时监测在临床医学中非常重要。目前能够实时、连续和无创的血氧饱和度的测量仪得到广泛的研究和关注。

在测量仪投入应用前需要经过严格的测试和标定，目前主要借助人体或者动物进行测试和标定，这种方式比较麻烦，且花费的成本较高。

因此，如何提供一种能解决上述技术问题的方案，是本领域的技术人员目前需要解决的问题。

发明内容

本申请的目的是提供一种膀胱环境模拟装置，提供一种与人体膀胱环境相近的模拟环境，在不借助人体或者动物的情况下就可进行测量仪的测试与标定，方便测量仪的测试与标定，降低测试与标定的成本。

为解决上述技术问题，本申请提供了一种膀胱环境模拟装置，包括控制器、驱动机构、仿生尿液装置、仿生血液装置和仿真膀胱；

所述仿生尿液装置用于提供预设湿度环境中预设温度的仿生尿液；

所述仿生血液装置用于提供所述预设温度的仿生血液；

所述控制器用于在控制所述仿生尿液装置和所述仿生血液装置均开启时，控制所述驱动机构运动，以便驱动所述仿生尿液注入所述仿真膀胱内部，所述仿生血液注入所述仿真膀胱内壁的仿真血液通道中。

优选地，所述驱动机构为气缸。

优选地，所述仿生尿液装置包括：

设有第一可控开关、盛放所述仿生尿液的仿生尿液缸；

温湿度控制模块，用于在所述控制器控制下将所述仿生尿液缸中仿生尿液的温度维持在所述预设温度，并将所述仿生尿液缸内的湿度维持在所述预设湿度；

则所述控制器用于控制所述仿生尿液装置开启的过程具体为：

所述控制器通过控制所述第一可控开关开启控制所述仿生尿液装置开启。

优选地，所述仿生血液装置包括：

设有第二可控开关、盛放所述仿生血液的仿生血液缸；

温度控制模块，用于在所述控制器控制下将所述仿生血液缸中仿生血液的温度维持在所述预设温度；

则所述控制器用于控制所述仿生血液装置开启的过程具体为：

所述控制器通过控制所述第二可控开关开启控制所述仿生血液装置开启。

优选地，所述第一可控开关和所述第二可控开关均为电磁阀。

优选地，所述仿真膀胱还包括仿真尿道和膀胱收缩机构；

则所述控制器还用于控制所述仿真尿道打开时，控制所述膀胱收缩机构收紧，以便所述仿生尿液从所述仿真膀胱中全部排出。

优选地，所述仿真膀胱为硅胶仿真膀胱。

优选地，所述仿真血液通道包括多个直径不完全相等的仿真血管。

优选地，所述仿真血管为柔性液体管。

优选地，所述控制器为可编程逻辑控制器PLC。

本申请提供了一种膀胱环境模拟装置，包括控制器、驱动机构、仿生尿液装置、仿生血液装置和仿真膀胱；所述仿生尿液装置用于提供预设湿度环境中预设温度的仿生尿液；所述仿生血液装置用于提供所述预设温度的仿生血液；所述控制器用于在控制所述仿生尿液装置和所述仿生血液装置均开启时，控制所述驱动机构运动，以便驱动所述仿生尿液注入所述仿真膀胱内部，所述仿生血液注入所述仿真膀胱内壁的仿真血液通道中。

本申请的膀胱环境模拟装置通过驱动机构将仿生尿液装置中的仿生尿液注入仿真膀胱内部，将仿生血液装置中的仿生血液注入仿真膀胱内壁的仿真血液通道中，从而提供了一种与人体膀胱环境相近的模拟环境，在不借助人体或者动物的情况下就可进行测量仪的测试与标定，方便了测量仪的测试与标定，降低了测试与标定的成本。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请提供的一种膀胱环境模拟装置的结构示意图；

图2为本申请提供的另一种膀胱环境模拟装置的结构示意图。

具体实施方式

本申请的核心是提供一种膀胱环境模拟装置，提供一种与人体膀胱环境相近的模拟环境，在不借助人体或者动物的情况下就可进行测量仪的测试与标定，方便测量仪的测试与标定，降低测试与标定的成本。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

请参考图1和图2，图1为本申请所提供的一种膀胱环境模拟装置的结构示意图，图2为本申请提供的另一种膀胱环境模拟装置的结构示意图，包括控制器1、驱动机构2、仿生尿液装置3、仿生血液装置4和仿真膀胱5；

仿生尿液装置3用于提供预设湿度环境中预设温度的仿生尿液；

仿生血液装置4用于提供预设温度的仿生血液；

控制器1用于在控制仿生尿液装置3和仿生血液装置4均开启时，控制驱动机构2运动，以便驱动仿生尿液注入仿真膀胱5内部，仿生血液注入仿真膀胱5内壁的仿真血液通道中。

具体地，为了解决现有技术中存在的问题，本申请提供了一种膀胱环境模拟装置，包括控制器1、驱动机构2、仿生尿液装置3、仿生血液装置4和仿真膀胱5，其中，控制器1可以为电气控制器，在膀胱环境模拟装置上电的情况下，控制器1可以使驱动机构2运动，当驱动机构2运动时，对仿生尿液装置3和仿生血液装置4产生推动力，可以使仿生尿液装置3和仿生血液装置4中的液体进入仿真膀胱5中。

相应地，仿生尿液装置3中盛放有仿生尿液，这里的仿生尿液可以根据人体尿液的各成分及其含量进行配制，并且当仿生尿液一直注入仿真膀胱5时，仿生尿液装置3能够维持其内部仿生尿液的动态平衡。由于人体尿液的温度与人体温度保持一致，且人体膀胱的湿度在已知的范围内，因此，仿生尿液装置3还需要将仿生尿液的周围环境湿度维持在预设湿度，并将仿生尿液的温度维持在预设温度，这样，注入仿生尿液的仿真膀胱5才可以模拟出较为接近的人体膀胱环境。

相应地，由于人体膀胱内壁中还有很多血管，血管中流动着温度与与人体温度保持一致的血液，为了模拟更真实的膀胱环境，本申请的仿生血液装置4中盛放有预设温度的仿生血液，如36℃，仿生血液中含有可与氧气结合的血红蛋白。在驱动机构2的推动作用下，仿生血液装置4中的仿生血液输入到仿真膀胱5的仿真血液通道中，以便插入仿真膀胱5中的测量仪测量血液的血氧饱和度。可见，本申请实现了对于人体膀胱系统的生理特性的仿真，接近人体的真实膀胱环境。

需要说明的是，这里的测量仪可以为基于血液容积原理和分光光度测量原理制成的传感器，具有实时、无创和连续的优点。按照传感器所使用的采集方式的不同，传感器可以分为透射式传感器和反射式传感器两种，本申请的膀胱环境模拟装置可以同时适用于这两种传感器。

当然，测量仪除了透射式和反射式外，还可以为其他，本申请在此不做特别的限定。

本申请提供了一种膀胱环境模拟装置，包括控制器、驱动机构、仿生尿液装置、仿生血液装置和仿真膀胱；仿生尿液装置用于提供预设湿度环境中预设温度的仿生尿液；仿生血液装置用于提供预设温度的仿生血液；控制器用于在控制仿生尿液装置和仿生血液装置均开启时，控制驱动机构运动，以便驱动仿生尿液注入仿真膀胱内部，仿生血液注入仿真膀胱内壁的仿真血液通道中。

本申请的膀胱环境模拟装置通过驱动机构将仿生尿液装置中的仿生尿液注入仿真膀胱内部，将仿生血液装置中的仿生血液注入仿真膀胱内壁的仿真血液通道中，从而提供了一种与人体膀胱环境相近的模拟环境，在不借助人体或者动物的情况下就可进行测量仪的测试与标定，方便了测量仪的测试与标定，降低了测试与标定的成本。

在上述实施例的基础上：

作为一种优选的实施例，驱动机构2为气缸。

具体地，为了提供一种结构简单的膀胱环境模拟装置，本申请的驱动机构2可以为结构简单，成本低的气缸结构。气缸在控制器1的控制下产生适合的推动力，推动仿生尿液装置3和仿生血液装置4中的液体进入仿真膀胱5中，这一过程与人体膀胱的集尿功能相类似。

需要说明的是，除了上述结构外，驱动机构2还可以为其他的结构，本申请在此不做特别的限定。

作为一种优选的实施例，仿生尿液装置3包括：

设有第一可控开关、盛放仿生尿液的仿生尿液缸；

温湿度控制模块，用于在控制器1控制下将仿生尿液缸中仿生尿液的温度维持在预设温度，并将仿生尿液缸内的湿度维持在预设湿度；

则控制器1用于控制仿生尿液装置3开启的过程具体为：

控制器1通过控制第一可控开关开启控制仿生尿液装置3开启。

具体地，为了模拟人体膀胱的尿液环境，本申请的仿生尿液装置3可以包括仿生尿液缸与温湿度控制模块，如图2所示，其中，温湿度控制模块可以与控制器1连接，当仿生尿液缸中仿生尿液的温度低于预设温度时，在控制器1的控制下，温湿度控制模块给仿生尿液缸加热，直至仿生尿液缸中液体的温度达到预设温度；当仿生尿液缸中的湿度小于预设湿度时，在控制器1的控制下，温湿度控制模块向仿生尿液缸中通入水蒸气，直至仿生尿液缸中的湿度达到预设湿度，这样就可以模拟出预设湿度下预设温度的仿生尿液，然后注入仿真膀胱5中。

此外，仿生尿液缸上设置有第一可控开关，当需要模拟人体膀胱环境时，控制器1可以先控制第一可控开关开启，然后再使仿生尿液注入仿真膀胱5中。

另外，仿生尿液装置3在将仿生尿液的温度维持在预设温度以及将仿生尿液所处的环境湿度维持在预设湿度的这一过程中，温湿度控制模块可以实时检测仿生尿液缸内的湿度和仿生尿液的温度，为了便于检测，本申请可以采用兼具温度和湿度检测功能的温湿度传感器，例如可以为DHT11数字温湿度传感器，其具有响应快、抗干扰能力强、数据精度高的特点。

当然，除了上述的温湿度传感器以外，还可以采用其他方式来实现上述功能，本申请在此不做特别的限定。

需要说明的是，除了上述结构外，仿生尿液装置3还可以为其他的结构，本申请在此不做特别的限定。

作为一种优选的实施例，仿生血液装置4包括：

设有第二可控开关、盛放仿生血液的仿生血液缸；

温度控制模块，用于在控制器1控制下将仿生血液缸中仿生血液的温度维持在预设温度；

则控制器1用于控制仿生血液装置4开启的过程具体为：

控制器1通过控制第二可控开关开启控制仿生血液装置4开启。

具体地，为了模拟人体膀胱内的血管环境，本申请的仿生血液装置4可以包括仿生血液缸与温度控制模块，如图2所示，其中，温度控制模块可以与控制器1连接，当仿生血液缸中仿生血液的温度低于预设温度时，在控制器1的控制下，温度控制模块给仿生血液缸加热，直至仿生血液缸中液体的温度达到预设温度，这样就可以模拟出预设温度的血液环境，然后注入仿真膀胱5中。

此外，仿生血液缸上设置有第二可控开关，当需要模拟人体膀胱环境时，控制器1可以先控制第二可控开关开启，然后再使仿生血液注入仿真膀胱5中。

另外，仿生血液装置4在将仿生血液的温度维持在预设温度的过程中，温度控制模块可以实时检测仿生血液的温度，可以采用如上兼具温度和湿度检测功能的温湿度传感器。

当然，除了上述的温湿度传感器以外，还可以采用其他传感器来实现上述功能，本申请在此不做特别的限定。

需要说明的是，除了上述结构外，仿生血液装置4还可以为其他的结构，本申请在此不做特别的限定。

作为一种优选的实施例，第一可控开关和第二可控开关均为电磁阀。

具体地，为了便于控制器1的控制，第一可控开关和第二可控开关均可以采用电磁阀，如图2所示。当然，除了电磁阀，第一可控开关和第二可控开关还可以为其他，本申请在此不做特别的限定。

作为一种优选的实施例，仿真膀胱5还包括仿真尿道和膀胱收缩机构；

则控制器1还用于控制仿真尿道打开时，控制膀胱收缩机构收紧，以便仿生尿液从仿真膀胱5中全部排出。

具体地，为了进一步接近人体膀胱的环境，本申请的仿真膀胱5还包括仿真尿道和膀胱收缩机构，详细结构可参见附图2，控制器1可以控制仿真尿道打开，使得仿生尿液从仿真膀胱5中排出，这一过程与人体膀胱排尿的生理过程相类似，但是，为了使仿生尿液能够从仿真膀胱5中全部排出，本申请还设置了膀胱收缩机构，控制器1在控制仿真尿道打开时，可以同时控制膀胱收缩机构收紧，以提供仿生尿液排出的压力，这与人体膀胱排尿时需要腹腔内的压力这一原理相类似，当膀胱收缩机构收紧后还可以固定测量仪，以便测量血氧饱和度。可见，本申请可以模拟出人体膀胱的集尿和排尿的生理运动，提供了比较可靠和真实的仿真膀胱5环境。

作为一种优选的实施例，仿真膀胱5为硅胶仿真膀胱5。

具体地，为了提供一种更接近人体膀胱真实环境的仿真环境，仿真膀胱5可以为硅胶制成的封闭式仿真膀胱5，在制作封闭式仿真膀胱5时，可以在硅胶体内加工有类似人体膀胱内不同粗细血管的仿真血管，仿真血管可以为柔性液体管。仿真膀胱5的集尿和排尿功能可以通过柔性液体袋实现，即仿真尿道关闭时，柔性液体袋逐渐被仿生尿液充满；仿真尿道打开时，柔性液体袋逐渐收缩，直至仿生尿液全部排出后，柔性液体袋贴合在一起。通过仿真膀胱5，本申请为可在人体膀胱内部进行血氧饱和度数据采集的血氧饱和度测量仪的精度标定或测试提供一种膀胱模拟环境，在血氧饱和度测量仪通过测试和精度标定后，就可以进行下一步的人体临床试验。

需要说明的是，仿真膀胱5的材质可以为硅胶，还可以为其他，本申请在此不做特别的限定。

作为一种优选的实施例，仿真血液通道包括多个直径不完全相等的仿真血管。

具体地，为了提供一种更接近人体膀胱的仿真环境，本申请的仿真血管为多个且直径不完全相等。由于人体膀胱内血管很多且粗细不完全相同，如果只采用一个仿真血管来模拟膀胱内的血管，与实际环境差距较大，因此，为了使测试和标定的环境更加接近真实的人体膀胱环境，本申请的仿真血液通道包括多个直径不完全相等的仿真血管。

作为一种优选的实施例，仿真血管为柔性液体管。

具体地，本申请的仿真血管可以为柔性液体管，柔性较好，适合模拟复杂的血管环境。

当然，仿真血管可以为柔性液体管，还可以为其他，本申请在此不做特别的限定。

作为一种优选的实施例，控制器1为可编程逻辑控制器PLC(Programmable LogicController，可编程逻辑控制器)。

具体地，为了便于控制成本，本申请的控制器1可以为PLC，与其他控制器1相比，PLC具有成本低，可靠性高，抗干扰能力强等优点。

此外，除了PLC外，控制器1还可以为其他，本申请在此不做特别的限定。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个······”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种膀胱环境模拟装置，其特征在于，包括控制器、驱动机构、仿生尿液装置、仿生血液装置和仿真膀胱；

所述仿生尿液装置用于提供预设湿度环境中预设温度的仿生尿液；

所述仿生血液装置用于提供所述预设温度的仿生血液；

所述控制器用于在控制所述仿生尿液装置和所述仿生血液装置均开启时，控制所述驱动机构运动，以便驱动所述仿生尿液注入所述仿真膀胱内部，所述仿生血液注入所述仿真膀胱内壁的仿真血液通道中；

所述仿生尿液装置包括：

设有第一可控开关、盛放所述仿生尿液的仿生尿液缸；

温湿度控制模块，用于在所述控制器控制下将所述仿生尿液缸中仿生尿液的温度维持在所述预设温度，并将所述仿生尿液缸内的湿度维持在所述预设湿度；

则所述控制器用于控制所述仿生尿液装置开启的过程具体为：

所述控制器通过控制所述第一可控开关开启控制所述仿生尿液装置开启；

所述仿生血液装置包括：

设有第二可控开关、盛放所述仿生血液的仿生血液缸；

温度控制模块，用于在所述控制器控制下将所述仿生血液缸中仿生血液的温度维持在所述预设温度；

则所述控制器用于控制所述仿生血液装置开启的过程具体为：

所述控制器通过控制所述第二可控开关开启控制所述仿生血液装置开启。

2.根据权利要求1所述的膀胱环境模拟装置，其特征在于，所述驱动机构为气缸。

3.根据权利要求1所述的膀胱环境模拟装置，其特征在于，所述第一可控开关和所述第二可控开关均为电磁阀。

4.根据权利要求1所述的膀胱环境模拟装置，其特征在于，所述仿真膀胱还包括仿真尿道和膀胱收缩机构；

则所述控制器还用于控制所述仿真尿道打开时，控制所述膀胱收缩机构收紧，以便所述仿生尿液从所述仿真膀胱中全部排出。

5.根据权利要求4所述的膀胱环境模拟装置，其特征在于，所述仿真膀胱为硅胶仿真膀胱。

6.根据权利要求1-5任一项所述的膀胱环境模拟装置，其特征在于，所述仿真血液通道包括多个直径不完全相等的仿真血管。

7.根据权利要求6所述的膀胱环境模拟装置，其特征在于，所述仿真血管为柔性液体管。

8.根据权利要求7所述的膀胱环境模拟装置，其特征在于，所述控制器为可编程逻辑控制器PLC。

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