CN111882964A - 一种血液透析培训用的模拟装置 - Google Patents

Abstract

本发明创造涉及到血液透析领域，具体涉及了一种血液透析培训用的模拟装置。一种血液透析培训用的模拟装置，包括电源模块，包括：模拟心脏，用于模拟心脏的泵血功能，与电源模块电连接；模拟手臂，用于形成培训时设置动静脉瘘，与模拟心脏连通；血压调节装置，用于调节从模拟手臂中自然回血的血压，与模拟手臂连通；缓冲结构，用于缓冲模拟过程中产生的不稳定影响，使得模拟结果的更加贴合实际。本申请设置了一个模拟装置用来代替病人，以供在培训时，用模拟装置代替病人上血透设备进行操作。其中为了模拟效果逼真，可以体现出在做血液透析过程中常见的不良事件，整体的装置在最大的程度上模拟了人体的原理。

Description

一种血液透析培训用的模拟装置

技术领域

本发明创造涉及到血液透析领域，具体涉及了一种血液透析培训用的模拟装置。

背景技术

血液透析，简称血透，通俗的说法也称之为人工肾、洗肾，是血液净化技术的一种。其利用半透膜原理，通过弥散、对流体内各种有害以及多余的代谢废物和过多的电解质移出体外，达到净化血液的目的，并达到纠正水电解质及酸碱平衡的目的。具体的是将患者的血液和透析液同时引进透析器，利用透析器的半透膜，将血中蓄积的过多毒素和过多的水分清出体外，并补充碱基以纠正酸中毒，调整电解质紊乱，替代肾脏的排泄功能。

从2016中国透析患者登记数据库显示，全国血液透析患者高达60万，因此对透析从业医护人员需求量也不断增大，但是目前医患关系比较严峻，对医务人员的操作能力和经验要求较高。众所周知，任何技能和操作要达到一定水平，都需要不停的实操。

而目前随着患者量的不断增长，存在血透医护人员从业需求量增大，而新从业的透析医务人员实操经验不足的问题。由于患者对新手处于不信任，且自我维权意识强。因此对新手医务人员的培养十分困难。再则处于为患者负责，保证医疗安全也是不轻易让实操经验不足医务人员对患者进行治疗的关键。因此，目前我们需研发一类贴近透析临床实践的模拟产品，帮助新手积累经验，避免临床实践中因操作不娴熟而导致不良事件出现，并进而危及到患者生命安全的情况发生。

发明内容

针对现有的技术问题，本发明创造提出了一种血液透析培训用的模拟装置。

为了实现上述目的，本发明创造所采用的技术方案是，一种血液透析培训用的模拟装置，包括电源模块，包括：模拟心脏，用于模拟心脏的泵血功能，与电源模块电连接；模拟手臂，用于形成培训时设置动静脉瘘，与模拟心脏连通；血压调节装置，用于调节从模拟手臂中自然回血的血压，与模拟手臂连通；缓冲结构，用于缓冲模拟过程中产生的不稳定影响，使得模拟结果的更加贴合实际；主动脉，一端与模拟心脏连接，另一端同时与模拟手臂和缓冲结构连接；主静脉，一端与模拟心脏连接，另一端同时与模拟手臂和缓冲结构连接；及模拟血液，用于模拟透析时人的血液，填充在模拟心脏、模拟手臂、血压调节装置、缓冲结构、主静脉以及主动脉中。

作为优选，所述的模拟心脏包括：心脏体，为中空结构；心室隔板，固定安装在心脏体中，将心脏体分为左心室和右心室；血液灌入结构，固定安装在心脏体上，与右心室连通；排气通道，为开在心脏体上的通孔，与左心室连通；人造血小板添加装置，固定安装在心脏体上，与左心室连通；心室隔板调节装置，固定安装在心脏体上，用于控制心室隔板转动，从而改变左心室和右心室的连通状态。

作为优选，所述的右心室上设有血液出口；所述的血液出口与主动脉的一端连接；所述的主动脉与血液出口的连接处设有尖端朝向主动脉的动脉瓣膜。

作为优选，所述的左心室上设置有血液入口，所述的血液入口与主静脉的一端固定连接；所述的在主静脉与血液入口连接处设置有尖端朝向左心室的静脉瓣膜。

作为优选，所述的心脏体包括：外壳体，用于形成稳定的结构体；心脏气囊，有若干个，分别安装在外壳体的内壁，与外壳体固定连接，用于模拟心脏的收缩和舒张；心脏气缸，有若干个，分别与每一个心脏气囊连通，用于控制心脏气囊的充气和排气，与控制模块电连接。

作为优选，所述的人造血小板添加装置包括：液体容纳瓶，用于容纳添加有人造血小板的液体；连接管，一端与液体容纳瓶连通，另一端与左心室连通；防回瓣膜，安装在连接管与左心室连接处，且尖端朝左心室设置；通气孔，为开在连接管上小孔，用于防止连接管以及液体容纳瓶中的人造血小板沉淀。

作为优选，所述的模拟手臂包括：硬质填充物，用于形成手臂的形状，且为了方便设置动静脉瘘时插针；模拟皮层，包裹在硬质填充物上，与硬质填充物固定连接；臂动脉，安装在模拟皮层和硬质填充物之间，与模拟皮层固定连接；臂静脉，安装在模拟皮层和硬质填充物之间，与模拟皮层固定连接；所述臂动脉的一端与主动脉的另一端连接，所述臂动脉的另一端与血压调节装置连接；所述臂静脉的一端与主静脉的另一端连接，所述臂静脉的了另一端与血压调节装置连接。

作为优选，所述的血压调节装置包括：动脉连接管，一端与臂动脉的另一端连接；静脉连接管，一端与臂静脉的另一端连接；血压调节管，有若干根，每根的一端皆与动脉连接管连通，每根的另一端皆与静脉连接管连通；血压采集装置，固定安装在动脉连接管上，用于采集从臂动脉流入的血压，与控制模块电连接。

作为优选，所述的血压调节管包括：弹性内管，一端与动脉连接管连通，另一端与静脉连接管连通；刚性外管，套在弹性内管外，两端与弹性内管固定连接，在弹性内管和刚性外管之间形成一个封闭的调节空间。调节气缸，与调节空间连通，与控制模块电连接。

作为优选，所述的缓冲结构包括：缓冲动脉，一端与主动脉的另一端连接；缓冲静脉，一端与主静脉的另一端连接；缓冲降压组织，由若干缓冲降压管组成；所述的每一根缓冲降压管的一端皆与缓冲动脉连通；所述每一根缓冲降压管的另一端皆与缓冲静脉连通；所述缓冲降压组织的横截面积大于缓冲动脉的横截面积且大于缓冲静脉的横截面积。

本发明创造的有益效果：本申请设置了一个模拟装置用来代替病人，以供在培训时，用模拟装置代替病人上血透设备进行操作。其中为了模拟效果逼真，可以体现出在做血液透析过程中常见的不良事件，整体的装置在最大的程度上模拟了人体的原理。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式，下面将对具体实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为血液透析培训用的模拟装置的俯视截面图

图2为人造血小板添加装置的结构示意图

图3为血压调节装置的整体结构示意图

图4为血压调节管的结构示意图

附图标记：

1-连接管，2-送液管，3-容血槽，4-心室隔板，5-臂动脉，6-模拟皮层，7-硬质填充物，8-血压调节装置，9-臂静脉，10-主动脉，11-缓冲结构，12-主静脉，13-转板，14-模拟心脏，15-心室隔板调节装置，16-液体容纳瓶，17-通气孔，18-动脉连接管，19-血压传感器，20-血压调节管，21-静脉连接管，22-弹性内管，23-刚性外管，24-排气通道。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示，一种血液透析培训用的模拟装置，包括电源模块，还包括：模拟心脏14、模拟手臂、血压调节装置8、缓冲结构11、主动脉10、主静脉12和模拟血液。主动脉10的一端与模拟心脏14连接，另一端同时与模拟手臂和缓冲结构11连接。主静脉12的一端与模拟心脏14连接，另一端同时与模拟手臂和缓冲结构11连接。

模拟心脏14用于模拟心脏14的泵血功能，与电源模块电连接。模拟心脏14包括：心脏体、心室隔板4、血液灌入结构、排气通道24、人造血小板添加装置和心室隔板调节装置4。

心脏体为中空结构。心室隔板4固定安装在心脏体中，将心脏体分为左心室和右心室。右心室上设有血液出口。血液出口与主动脉10的一端连接。主动脉10与血液出口的连接处设有尖端朝向主动脉10的动脉瓣膜。左心室上设置有血液入口，血液入口与主静脉12的一端固定连接。在主静脉12与血液入口连接处设置有尖端朝向左心室的静脉瓣膜。排气通道24为开在心脏体上的通孔，与左心室连通。

心室隔板调节装置4固定安装在心脏体上，用于控制心室隔板4转动，从而改变左心室和右心室的连通状态。心室隔板4上包括有板体，在板体上设置了一个转板13。转板13的两端设置有连接轴，连接轴与板体转动连接。心室隔板调节装置4的一端穿过心脏体伸入到板体中，并最终与转板13的一个连接轴固定连接。从而可以通过心室隔板调节装置4对转板13的状态进行调节，使得左心室与右心室的之间的连通状态发生改变。

心脏体包括：外壳体、心脏气囊和心脏气缸。外壳体用于形成稳定的结构体。心脏气囊有若干个，用于模拟心脏14的收缩和舒张，分别安装在外壳体的内壁，且与外壳体固定连接。心脏气缸有若干个，用于控制心脏气囊的充气和排气，与控制模块电连接，且分别与每一个心脏气囊连通。

模拟心脏14通过控制模块控制心脏气缸对心脏气囊充气，实现了模拟心脏14向外泵血，然后通过心脏气缸对心脏气囊抽气，实现了模拟心脏14的舒张，使得主静脉12的模拟血液流入到模拟心脏14中。

血液灌入结构固定安装在心脏体上，与右心室连通。血液灌入结构包括有：容血槽3和送液管2，送液管2的一端与容血槽3连通，另一端与右心室连通。在使用时将容血槽3中的模拟血液通过送液管2流入到右心室，然后再自然状体下了，填充到各处。而排出的空气通过左心室的排气通道24排出。排气通道24可以被关闭，当充血完成后，便可以将排气通道24关闭。

如图2所示，人造血小板添加装置固定安装在心脏体上，与左心室连通。人造血小板添加装置包括：液体容纳瓶16、防回瓣膜和通气孔17。液体容纳瓶16用于容纳添加有人造血小板的液体。连接管1的一端与液体容纳瓶16连通，另一端与左心室连通。防回瓣膜的安装在连接管1与左心室连接处，且尖端朝左心室设置。通气孔17为开在连接管1上小孔，用于防止连接管1以及液体容纳瓶16中的人造血小板沉淀。

模拟手臂用于形成培训时设置动静脉瘘，与模拟心脏14连通。模拟手臂包括：硬质填充物7、模拟皮层6、臂静脉9和臂动脉5。硬质填充物7用于形成手臂的形状，且为了方便设置动静脉瘘时插针。模拟皮层6包裹在硬质填充物7上，与硬质填充物7固定连接。臂动脉5安装在模拟皮层6和硬质填充物7之间，与模拟皮层6固定连接。臂动脉5的一端与主动脉10的另一端连接，臂动脉5的另一端与血压调节装置8连接。臂静脉9安装在模拟皮层6和硬质填充物7之间，与模拟皮层6固定连接。臂静脉9的一端与主静脉12的另一端连接，臂静脉9的了另一端与血压调节装置8连接。

如图3和图4所示，血压调节装置8用于调节从模拟手臂中自然回血的血压，与模拟手臂连通。血压调节装置8包括：动脉连接管181、静脉连接管211、血压调节管20和血压采集装置。动脉连接管181的一端与臂动脉5的另一端连接。静脉连接管211的一端与臂静脉9的另一端连接。血压调节管20有若干根，每根血压调节管20的一端皆与动脉连接管181连通，每根血压调节管20的另一端皆与静脉连接管211连通。血压采集装置固定安装在动脉连接管181上，用于采集从臂动脉5流入的血压，与控制模块电连接。

血压调节管20包括：弹性内管22、刚性外管23和调节气缸。弹性内管22的一端与动脉连接管181连通，另一端与静脉连接管211连通。刚性外管23套在弹性内管22外。刚性外管23，套在弹性内管22外，刚性外管23的两端与弹性内管22固定连接，在弹性内管22和刚性外管23之间形成一个封闭的调节空间。调节气缸与调节空间连通，与控制模块电连接。

血压调节装置8的工作原理为，设定了输出时的静脉压，然后通过血压传感器19得知了输入的动脉压。而流量是一定的，所以结合泊肃液定律可以算出弹性内管22的需要的内径，然后再控制调节气缸对调节空间中的气体做出相应的调整，最终使得输出的静脉压符合人体静脉压范围。

缓冲结构11用于缓冲模拟过程中产生的不稳定影响，使得模拟结果的更加贴合实际。缓冲结构11包括：缓冲动脉、缓冲静脉和缓冲降压组织。缓冲动脉的一端与主动脉10的另一端连接。缓冲静脉的一端与主静脉12的另一端连接。缓冲降压组织由若干缓冲降压管组成。每一根缓冲降压管的一端皆与缓冲动脉连通。每一根缓冲降压管的另一端皆与缓冲静脉连通。缓冲降压组织的横截面积大于缓冲动脉的横截面积且大于缓冲静脉的横截面积。

模拟血液用于模拟透析时人的血液，填充在模拟心脏14、模拟手臂、血压调节装置8、缓冲结构11、主静脉12以及主动脉10中。模拟血液采用的是模拟血浆与模拟血小板的混合物，同时里面还混合有各种人体中常见的电解质以及尿素等。

本装置中所有的血管以及弹性内管22都使用硅胶制作。而且其中静脉的管径大于动脉的管径。

本申请设置了一个模拟装置用来代替病人，以供在培训时，用模拟装置代替病人上血透设备进行操作。其中为了模拟效果逼真，可以体现出在做血液透析过程中常见的不良事件，整体的装置在最大的程度上模拟了人体的原理。

本装置在使用时，需要将除模拟手臂外的其他结构放置到一个40摄氏度的恒温箱中，而在模拟手臂上也需要添加保温套，防止环境温度过低而导致模拟血液的粘滞度不稳定。

具体的，在使用时，先将各种电解质以及尿素与人造血浆在容血槽3中混合。然后通过心室隔板调节装置4将左心室和右心室之间的连通截断。再通过送液管2将容血槽3中的混合液体送入到右心室，并慢慢的充满整个回路中的各种血管中，并最后回到左心室，其中血管中的空气也从左心室的排气通道24排出。在完成模拟血液的填充后。将送液管2与右心室的连通截断并关闭排气通道24。此时通过心室隔板4调节装置将左心室和右心室连通。启动心脏气缸，使得模拟心脏14开始对模拟血液进行挤压和吸入，最终使得整个模拟装置中的模拟血液都参与到了运转中。然后再将装有人造血小板液体的液体容纳瓶16与连接管1连通，并将连接管1与左心室连通。由于在连接管1与左心室的连接处设置了防回瓣膜，所以在模拟心脏14的模拟气囊充气中，模拟血液并不会流入到连接管1中。当模拟心脏14内部心脏气囊缩小后，模拟心脏14内部空间增大，便会有部分人造血小板的液体被吸入到左心室中，进而参与到下一次模拟心脏14的泵血过程中。此处将液体容纳瓶16设置为刚性的，所以液体容纳瓶16中的压力减小，所以气体便从通气孔17涌入，形成一系列的气泡，而气泡在运动的过程中，可以对人造血小板液体造成扰动，可以防止人造血小板在液体容纳瓶16以及连接管1中发生沉淀。

在人造血小板补充完毕后，关断连接管1与左心室的连通。模拟心脏14继续进行泵血工作。当人造血液的温度达到40设置度时。再进行血液透析的操作。

在进行血液透析操作时，学生需要将模拟手臂上的在需要设置动静脉瘘的位置上的保温层去掉，并设置动静脉瘘，并与透析设备进行连接。在透析过程中为了保证模拟结果尽可能的真实，本申请中设计了血压调节装置8，使得臂静脉9的血压与实际操作的人体静脉压处于相同的范围。而血压调节装置8属于人体毛细血管的模拟部分，同样具有毛细血管对于血压的调节作用。所以在进行血液透析时，由于设置有动静脉瘘，所以臂动脉5连接管1的血压必然会降低，血压传感器19将数值传输到控制模块。控制模块控制调节气缸对调节空间进行充气，从而减小弹性内管22的横截面积，使得静脉压保持在平稳的范围内。但是在血液透析过程中的错误操作可能会使得静脉压难以通过自行调节达到平衡，从而便出现了血液透析过程中的静脉压高或静脉压低不良事件。而在模拟血液中加入人造血小板，也可以再现在实际操作用由于血小板在半透膜中形成堵塞从而形成的不良事件。

同样的，由于人体的血液并不是一个均匀状态，所以在血液透析时的，与透析液的交换程度也不同，如果只有一条手臂作为模拟装置，则会使得整个装置会很敏感，与现实操作中会有很大的不同。所以本申请中还加入了缓冲装置，通过提升整体血液的量，来模拟人体的自调节能力。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种血液透析培训用的模拟装置，包括电源模块，其特征在于，包括：

模拟心脏，用于模拟心脏的泵血功能，与电源模块电连接；

模拟手臂，用于形成培训时设置动静脉瘘，与模拟心脏连通；

血压调节装置，用于调节从模拟手臂中自然回血的血压，与模拟手臂连通；

缓冲结构，用于缓冲模拟过程中产生的不稳定影响，使得模拟结果的更加贴合实际；

主动脉，一端与模拟心脏连接，另一端同时与模拟手臂和缓冲结构连接；

主静脉，一端与模拟心脏连接，另一端同时与模拟手臂和缓冲结构连接；及

模拟血液，用于模拟透析时人的血液，填充在模拟心脏、模拟手臂、血压调节装置、缓冲结构、主静脉以及主动脉中。

2.根据权利要求1所述的一种血液透析培训用的模拟装置，其特征在于，所述的模拟心脏包括：

心脏体，为中空结构；

心室隔板，固定安装在心脏体中，将心脏体分为左心室和右心室；

血液灌入结构，固定安装在心脏体上，与右心室连通；

排气通道，为开在心脏体上的通孔，与左心室连通；

人造血小板添加装置，固定安装在心脏体上，与左心室连通；

心室隔板调节装置，固定安装在心脏体上，用于控制心室隔板转动，从而改变左心室和右心室的连通状态。

3.根据权利要求2所述的一种血液透析培训用的模拟装置，其特征在于，所述的右心室上设有血液出口；所述的血液出口与主动脉的一端连接；所述的主动脉与血液出口的连接处设有尖端朝向主动脉的动脉瓣膜。

4.根据权利要求2所述的一种血液透析培训用的模拟装置，其特征在于，所述的左心室上设置有血液入口，所述的血液入口与主静脉的一端固定连接；所述的在主静脉与血液入口连接处设置有尖端朝向左心室的静脉瓣膜。

5.根据权利要求2所述的一种血液透析培训用的模拟装置，其特征在于，所述的心脏体包括：

外壳体，用于形成稳定的结构体；

心脏气囊，有若干个，分别安装在外壳体的内壁，与外壳体固定连接，用于模拟心脏的收缩和舒张；

心脏气缸，有若干个，分别与每一个心脏气囊连通，用于控制心脏气囊的充气和排气，与控制模块电连接。

6.根据权利要求2所述的一种血液透析培训用的模拟装置，其特征在于，所述的人造血小板添加装置包括：

液体容纳瓶，用于容纳添加有人造血小板的液体；

连接管，一端与液体容纳瓶连通，另一端与左心室连通；

防回瓣膜，安装在连接管与左心室连接处，且尖端朝左心室设置；

通气孔，为开在连接管上小孔，用于防止连接管以及液体容纳瓶中的人造血小板沉淀。

7.根据权利要求1所述的一种血液透析培训用的模拟装置，其特征在于，所述的模拟手臂包括：

硬质填充物，用于形成手臂的形状，且为了方便设置动静脉瘘时插针；

模拟皮层，包裹在硬质填充物上，与硬质填充物固定连接；

臂动脉，安装在模拟皮层和硬质填充物之间，与模拟皮层固定连接；

臂静脉，安装在模拟皮层和硬质填充物之间，与模拟皮层固定连接；

所述臂动脉的一端与主动脉的另一端连接，所述臂动脉的另一端与血压调节装置连接；

所述臂静脉的一端与主静脉的另一端连接，所述臂静脉的了另一端与血压调节装置连接。

8.根据权利要求7所述的一种血液透析培训用的模拟装置，其特征在于，所述的血压调节装置包括：

动脉连接管，一端与臂动脉的另一端连接；

静脉连接管，一端与臂静脉的另一端连接；

血压调节管，有若干根，每根的一端皆与动脉连接管连通，每根的另一端皆与静脉连接管连通；

血压采集装置，固定安装在动脉连接管上，用于采集从臂动脉流入的血压，与控制模块电连接。

9.根据权利要求8所述的一种血液透析培训用的模拟装置，其特征在于，所述的血压调节管包括：

弹性内管，一端与动脉连接管连通，另一端与静脉连接管连通；

刚性外管，套在弹性内管外，两端与弹性内管固定连接，在弹性内管和刚性外管之间形成一个封闭的调节空间。

调节气缸，与调节空间连通，与控制模块电连接。

10.根据权利要求1所述的一种血液透析培训用的模拟装置，其特征在于，所述的缓冲结构包括：

缓冲动脉，一端与主动脉的另一端连接；

缓冲静脉，一端与主静脉的另一端连接；

缓冲降压组织，由若干缓冲降压管组成；所述的每一根缓冲降压管的一端皆与缓冲动脉连通；所述每一根缓冲降压管的另一端皆与缓冲静脉连通；所述缓冲降压组织的横截面积大于缓冲动脉的横截面积且大于缓冲静脉的横截面积。

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