CN110313469B - 一种用于离体心脏灌注的后负载装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于离体心脏灌注的后负载装置，包括后负载储能模块，气压调节模块和两个流速调节器，经管路连接。其中后负载储能模块包括刚性密闭容器和柔性容器，灌注液经过管路从柔性容器的一侧流入，柔性容器受到刚性密闭容器内介质压力作用，灌注液从另一侧流出。压力调节模块包括两个压力调节阀和一个可压缩介质源，调节刚性密闭容器内的压力范围始终保持在设定的心脏舒张压至设定的心脏收缩压之间。通过压力作用，挤压柔性容器中的液体，提供了离体心脏灌注中的后负载，使其更符合生理条件，提高灌注质量。

Description

一种用于离体心脏灌注的后负载装置
技术领域
本发明涉及生物医学工程技术领域，特别是涉及一种用于离体心脏灌注的后负载装置。
背景技术
离体心脏灌注(ESHP)是一种能够促进供体心脏保存和功能评估的有效手段。使用这种技术，不仅能够对功能障碍的供体心脏进行离体评估，而且能够对质量较差的心脏进行离体修复以改变其性能，从而扩大供体库。
离体心脏灌注首先由OscarLangendorff在19世纪后期提出，在传统的Langendorff模式灌注中，通过心脏主动脉插管逆向灌注灌注液，由于灌注液压的作用，主动脉瓣关闭，灌注液流入冠状动脉，为心脏提供氧气和能量，从而使心脏维持跳动数小时。
这是一种有效的灌注方式，但由于逆向灌注是非生理性的，测量到的心脏功能参数与主动脉的压力波形与实际体内的情况有很大差异，这影响灌注的质量，不适合应用心脏功能的研究。于是涌现了工作模式的灌注方式，将灌注液正向灌注进入心脏，模拟心脏在体内正确流向的环境。
心脏是推动血液循环的动力源，依靠左心室收缩将由肺静脉送来的新鲜血液泵入动脉系统中。心脏要将血液最大限度地挤入动脉，必须克服动脉系统的阻力，称为后负载。而在离体灌注系统中，血管被医用管路所替代，当血液泵出后，未遇到任何阻力而流回心脏，这与体内的实际生理情况有着显著的不同，心脏的后负载程度会直接影响到心脏的功能，影响到灌注的质量。
由此可见，提供一种用于离体心脏灌注的后负载装置，是目前急需解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于离体心脏灌注的后负载装置，以解决上述现有技术存在的问题，能够提供血液泵出时所受到的阻力，模拟心脏在体内的正常工作模式。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种用于离体心脏灌注的后负载装置，包括储能模块、压力调节模块和两个流速调节器，所述储能模块包括一个柔性容器和一个充满可压缩介质的刚性密闭容器，所述柔性容器放置在所述刚性密闭容器的内腔中并通过管路与两个所述流速调节器相连；所述压力调节模块包括两个压力调节阀和一个可压缩介质源，两个所述压力调节阀与所述刚性密闭容器相通，且预设压力值低的所述压力调节阀与所述可压缩介质源相连。
进一步地，所述柔性容器至少有两个接口，两个接口分别经过管路与所述刚性密闭容器上的两个开孔密封连接。
进一步地，位于所述刚性密闭容器外的两个所述流速调节器分别安装在进入管路和流出管路上，所述进入管路和流出管路分别通过接头一和接头二与所述柔性容器的两个接口相连。
进一步地，两个压力调节阀分别为压力调节阀一和压力调节阀二，所述压力调节阀一的设定压力值小于所述压力调节阀二的设定压力值。
进一步地，所述刚性密闭容器上开设有两个接口，两个接口分别通过气动接头一和气动接头二与所述压力调节阀一和压力调节阀二相连接。
进一步地，所述压力调节阀一的设定压力为心脏舒张压，所述压力调节阀二的设定压力为心脏收缩压。
进一步地，所述压力调节阀一的另一端与所述可压缩介质源相连，用于向所述刚性密闭容器中通入可压缩介质，所述压力调节阀二的另一端与大气相连。
进一步地，当所述刚性密闭容器内的压力小于设定的心脏舒张压时，所述压力调节阀一打开，从所述可压缩介质源中排入可压缩介质进入到所述刚性密闭容器内；当所述刚性密闭容器内的压力大于设定的心脏收缩压时，所述压力调节阀二打开，排出所述刚性密闭容器中的可压缩介质，降低压力。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
1)本发明中的用于离体心脏灌注的后负载装置，密闭压力容器外部连接一个减压阀，一个溢流阀和一个可压缩介质存储库，用以控制密闭容器内的压力范围，使其始终处于心脏舒张压与心脏收缩压之间，不会产生压力过高或过低的情况，符合生理条件，不影响灌注质量，对心脏的参数测量与评估更有益。
2)本发明中，密闭压力容器内的介质压力直接挤压液袋，而非管路，并且压力控制模块所排出的介质不回到介质存储库中，而是直接排向空气。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对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发明的一些实施例，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为后负载装置原理图；
图2为用于离体心脏灌注系统的后负载装置整体结构示意图；
图3为用于离体心脏灌注系统的后负载装置分解视图；
图4为后负载储能模块分解图；
图5为压力调节模块；
其中，1柔性容器；2刚性密闭容器；3可压缩介质源；4气管；5压力调节阀一；6气动接头一；7气动接头二；8压力调节阀二；9接头一；10接头二；11卡扣；12流速调节器一；13流速调节器二；14进入管路；15流出管路。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种用于离体心脏灌注的后负载装置，以解决上述现有技术存在的问题，能够提供血液泵出时所受到的阻力，模拟心脏在体内的正常工作模式。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，本发明提供一种用于离体心脏灌注的后负载装置，包括两个流速调节器，刚性密闭容器2，柔性容器1，两个压力调节阀(压力调节阀一5和压力调节阀二8)，以及一个可压缩介质源3。在离体心脏灌注系统中，灌注液从主动脉根部泵出后经过进入管路14进入柔性容器1中，受到刚性密闭容器2内的介质压力作用后，灌注液从另一侧流出管路15流出。后负载装置给予灌注液阻力，模拟心血管系统的阻抗。
如图2，图3及图4所示，两个流速调节器一12和流速调节器二13经过管路连接，分别位于灌注液进入柔性容器1前，与灌注液从柔性容器1被挤出后的管路上，用于模拟近端主动脉和总血管的阻抗。后负载储能模块包括柔性容器1和刚性密闭容器2，柔性容器1放置于刚性密闭容器2内部(可以通过顶盖和卡扣11将柔性容器1扣合在刚性密闭容器2内部，也可以采用其他方式)，刚性密闭容器2内充满稳定压力的可压缩介质。柔性容器1的两个接口和刚性密闭容器2经过接头一9和接头二10连接，接头一9和接头二10与刚性密闭容器2通过螺纹连接。即灌注液从进入管路14进入，通过接头一9，进入柔性容器1中；挤出时，经过接头二10，最后通过流出管路15流出。压力调节模块包括压力调节阀一5，压力调节阀二8，以及可压缩介质源3。压力调节阀一5和压力调节阀二8与刚性密闭容器2通过气管14与气动接头一6和气动接头二7连接，气动接头一6和气动接头二7固定于刚性密闭容器2侧面，与刚性密闭容器2螺纹连接。
在离体心脏灌注系统中，当心脏将灌注液从主动脉根部泵出，流过进入管路14，经过接头一9，泵入柔性容器2中。可压缩介质源3中的介质通过气管4后，经过压力调节阀一5、气动接头一6进入刚性密闭容器2中，压力调节阀一5的设定压力为心脏舒张压，使刚性密闭容器2内的最低压力为心脏舒张压。压力调节阀二8的设定压力为心脏收缩压，使刚性密闭容器2内的最高压力为设定的心脏收缩压。
在心脏收缩期间，主动脉根部泵出灌注液，随着灌注液逐渐进入柔性容器1，柔性容器1中的体积变大。与此同时，刚性密闭容器2内的压力持续增大。当一个心动周期内的灌注液从主动脉根部全部泵出，主动脉瓣关闭时，刚性密闭容器2内的压力升至最大值。若在压力升高途中，压力大小将超过设定的收缩压时，压力调节阀二8打开，向大气中，排出可压缩介质，降低压力，使刚性密闭容器2内压力不大于心脏收缩压。
在心脏舒张期间，主动脉瓣关闭，灌注液停止泵出后，因刚性密闭压力容器2内的压力作用，将柔性容器1中的一部分灌注液挤入柔性容器1的一侧接口处，经过接头二10和流出管路15流出，将另一部分灌注液挤回流入侧接口，进入冠状动脉为心脏提供能量。在心脏舒张期间，随着柔性容器1中的灌注液被逐渐挤出，柔性容器1的体积逐渐减小，刚性密闭容器2内的压力持续降低，当压力将低于设定的心脏舒张压时，压力调节阀一5打开，从可压缩介质源5中排入介质，提高压力，使压力不小于设定的舒张压。刚性密闭容器2受到压力调节阀的作用，其中的压力始终处于设定的心脏舒张压与设定的心脏收缩压之间。
本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (2)

1.一种用于离体心脏灌注的后负载装置，其特征在于：包括储能模块、压力调节模块和两个流速调节器，所述储能模块包括一个柔性容器和一个充满可压缩介质的刚性密闭容器，所述柔性容器放置在所述刚性密闭容器的内腔中并通过管路与两个所述流速调节器相连；所述压力调节模块包括两个压力调节阀和一个可压缩介质源，两个所述压力调节阀与所述刚性密闭容器相通，且预设压力值低的所述压力调节阀与所述可压缩介质源相连；
所述柔性容器至少有两个接口，两个接口分别经过管路与所述刚性密闭容器上的两个开孔密封连接，位于所述刚性密闭容器外的两个所述流速调节器分别安装在进入管路和流出管路上，所述进入管路和流出管路分别通过接头一和接头二与所述柔性容器的两个接口相连；
两个压力调节阀分别为压力调节阀一和压力调节阀二，所述压力调节阀一的设定压力值小于所述压力调节阀二的设定压力值，所述刚性密闭容器上开设有两个接口，两个接口分别通过气动接头一和气动接头二与所述压力调节阀一和压力调节阀二相连接，所述压力调节阀一的设定压力为心脏舒张压，所述压力调节阀二的设定压力为心脏收缩压，所述压力调节阀一的另一端与所述可压缩介质源相连，用于向所述刚性密闭容器中通入可压缩介质，所述压力调节阀二的另一端与大气相连。
2.根据权利要求1所述的用于离体心脏灌注的后负载装置，其特征在于：当所述刚性密闭容器内的压力小于设定的心脏舒张压时，所述压力调节阀一打开，从所述可压缩介质源中排入可压缩介质进入到所述刚性密闭容器内；当所述刚性密闭容器内的压力大于设定的心脏收缩压时，所述压力调节阀二打开，排出所述刚性密闭容器中的可压缩介质，降低压力。
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