CN110648580A - 一种模拟左心室功能的实验装置 - Google Patents

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王义文
王若辰
沈朋
单纪坤
高松
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    • G09B23/30—Anatomical models
    • G09B23/303—Anatomical models specially adapted to simulate circulation of bodily fluids

Abstract

本发明涉及一种模拟左心室功能的实验装置，包括左心室腔、固定底座、宝塔接头、活塞、弹簧卡头、卡头连接件、滑台、固定支架、减震台、单向阀。本发明的模拟左心室功能的实验装置，利用滑台带动活塞进行往复运动，可以模拟左心室的收缩与舒张，产生与人体类似的搏动流，复现了人体左心室功能，准确的模拟出心脏左心室的压力曲线。模拟左心室功能的实验装置具有控制精度高、响应速度快、驱动方式简单等优点，可以模拟人体不同生理状态下的心室特征，并且在系统化搭建体外循环系统方面具有很大优势。

Description

一种模拟左心室功能的实验装置
技术领域
本发明涉及一种模拟装置，尤其涉及一种模拟左心室功能的实验装置。
背景技术
体外脉动模拟循环系统是血液模拟循环系统研究领域的一个重要分支，对发展人工瓣膜、人工心脏、人造血管移植物、人工肺等研发和体外测试起到非常重要的作用，心脏泵血过程中的血流动力学参数如血流量和血压等可以被实时测量和观察。心室模拟装置是体外脉动模拟循环系统的重要组成部分，改变心室模拟装置的心率、心搏量、血管外周阻力等参数，可以获取心衰状态与健康状态下的心排量、动脉压力、心室压力等数据。
目前，模拟左心室功能的设备大多采用气动的方式控制心室的收缩与舒张，气动模拟方式虽然成本较低，可以较易模拟心室的舒张与被动充盈现象，但是难以对左心室模拟装置做精准的控制，且响应速度较慢，很大程度上影响测得的实验结果。为了解决上述问题，申请人欲设计一种模拟左心室功能的实验装置，该装置通过滑台垂直运动，带动活塞往复运动，实现左心室腔的收缩与舒张，能够准确复现人体左心室功能。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的是：提供一种模拟左心室功能的实验装置，通过使用该实验装置，解决现有技术中不能准确测得人体在不同生理状态下的左心室压力，测得的实验数据不够精确等问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种模拟左心室功能的实验装置，包括左心室腔、固定底座、宝塔接头、活塞、弹簧卡头、卡头连接件、滑台、固定支架、减震台、单向阀；左心室腔装在固定底座上，固定底座上装有宝塔接头，左心室腔内装有活塞，活塞上套有O型圈，使左心室腔成为密封腔室，左心室腔活塞杆上方装有弹簧卡头，弹簧卡头与卡头连接件相连，卡头连接件与滑台上的滑块以螺纹方式相连，滑台与滑台固定支架以螺纹方式相连，固定底座和固定支架均以螺纹方式固定在减震台上。
进一步的，所述左心室腔与固定底座底部装有三个宝塔接头，所述宝塔接头与橡胶管前端连接。
进一步的，所述单向阀为弹簧式单向阀，所述单向阀与橡胶管后端连接。
进一步的，所述活塞与所述左心室腔采用间隙配合，活塞上套有两个相同规格的密封O型圈。
进一步的，所述活塞的活塞杆上部用弹簧卡头固定。
进一步的，所述滑台包括伺服电机、滑块和滚珠丝杠，所述滑台的滑块与所述卡头连接件通过螺纹方式连接。
进一步的，所固定底座的材料为透明有机玻璃。
附图说明
图1为本发明实施例中的结构示意图；
图2为本发明实施例中的滑台示意图；
图3为本发明实施例中的弹簧卡头与卡头连接件示意图；
图4为本发明实施例中的左心室腔与固定底座示意图；
图5为本发明实施例中的左心室腔与活塞剖面示意图。
图中，1-固定底座，2-左心室腔，3-弹簧卡头，4-卡头连接件，5-滑台，51-滑块，52-伺服电机，53-滚珠丝杠，6-固定支架，7-减震台，8-宝塔接头，81-橡胶管，9-单向阀，10-活塞，101-活塞杆，102-O型圈。
具体实施方式
下面对本发明作进一步详细说明。
为便于理解本发明的技术内容，下面便结合附图对其技术方案作进一步说明。在对本发明的描述中用到的“前”’、“后”、“上”、“下”的等表示方位的词语，均是基于附图关系所作的陈述，目的是为了便于描述，其不能够认为是对本发明技术内容的限制。对所涉及的“连接”等配合关系的词语，除有明确限定外，应作广义理解，其可为直接配合、间接配合，固定连接、可拆卸连接等本领域人员能够根据本发明目的，理解实现的方式。
如图1所示，本实施例中的一种模拟左心室功能的实验装置，包括左心室腔2、固定底座1、宝塔接头8、活塞10、弹簧卡头3、卡头连接件4、滑台5、固定支架6、减震台7、单向阀9；左心室腔2内装有活塞10，活塞上套有O型圈102，使左心室腔2成为密封腔室，确保活塞10在运动时不会有液体渗出左心室腔2，活塞杆101上方装有弹簧卡头3，弹簧卡头3与卡头连接件4相连，卡头连接件4与滑台5上的滑块52相连，滑台5通过固定支架6固定在减震台7上，固定底座1通过螺纹连接固定在减震台7上。
滑台5包括伺服电机51、滑块52和滚珠丝杠53，模拟左心室腔2收缩与舒张的过程如下：根据实验需求，参考人在不同状态下的心率，给滑台5执行给定每分钟循环运动次数，如人心率为70次/分钟，则滑台5每分钟做70次循环运动，再根据左心室腔2舒张期与收缩期的比值，设定活塞10向上直线运动与向下直线运动的所用时间的比值。启动伺服电机51，滚珠丝杠53带动滑块52向下直线运动，滑块52带动弹簧卡头3向下直线运动，弹簧卡头3带动活塞10向下直线运动，实现左心室腔2的被动收缩，滚珠丝杠53向下运行到指定位置时，运动方向立即改变为垂直向上，滚珠丝杠53带动滑块52向上直线运动，滑块52带动弹簧卡头3向上直线运动，弹簧卡头3带动活塞10向上直线运动，实现左心室腔2的被动舒张。由此，滑台5完成了一次循环运动，左心室腔2完成了一次完整的舒张与收缩模拟。对伺服电机51设定不同的转速以及不同进回行程，可以模拟出心室在健康状态、中等心衰状态、极度心衰状态下的压力容积曲线。
左心室腔2固定在固定底座1中，左心室腔2下方开有3个螺纹孔，固定底座1下方开有同等规格的3个螺纹孔，两者用宝塔接头8固定，以确保在实验过程中，实验装置的稳定性。每个螺纹孔上都装有1个宝塔接头8，每个宝塔接头8上都连接着1根橡胶管81，三根橡胶管81分别与左心室腔2液体流入口，左心室腔2液体流出口和模拟左心室装置压力测试设备相连。橡胶管81的另一端接有单向阀9，单向阀9的接入保证了液体流动方向的单一性，确保液体在实验过程中不会产生倒流现象。
固定底座1、滑台5、固定支架6均通过螺纹连接固定在减震台7上，减震台的作用是：可以消除在实验过程中震动带来的误差，提高实验结果的精度。

Claims (7)

1.一种模拟左心室功能的实验装置，其特征在于：所述装置包括左心室腔、固定底座、宝塔接头、活塞、弹簧卡头、卡头连接件、滑台、固定支架、减震台和单向阀；左心室腔装在固定底座上，固定底座上装有宝塔接头，左心室腔内装有活塞，活塞上套有O型圈，使左心室腔成为密封腔室，左心室腔活塞杆上方装有弹簧卡头，弹簧卡头与卡头连接件相连，卡头连接件与滑台上的滑块以螺纹方式相连，滑台与固定支架以螺纹方式相连，固定底座和固定支架均以螺纹方式固定在减震台上。
2.根据权利要求1所述的模拟左心室功能的实验装置，其特征在于：所述固定底座底部装有宝塔接头，所述宝塔接头与橡胶管前端连接。
3.根据权利要求2所述的模拟左心室功能的实验装置，其特征在于：所述单向阀为弹簧式单向阀，所述单向阀与橡胶管后端连接。
4.根据权利要求1所述的模拟左心室功能的实验装置，其特征在于：所述活塞与所述左心室腔采用间隙配合，活塞上套有两个相同规格的密封O型圈。
5.根据权利要求1所述的模拟左心室功能的实验装置，其特征在于：所述活塞的活塞杆上部用弹簧卡头固定。
6.根据权利要求1所述的模拟左心室功能的实验装置，其特征在于：所述滑台包括伺服电机、滑块和滚珠丝杠，所述滑台的滑块与所述卡头连接件通过螺纹方式连接。
7.根据权利要求1所述的模拟左心室功能的实验装置，其特征在于：所述固定底座的材料为透明有机玻璃。
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