CN113270018A - 一种用于人工器官测试的体肺血液循环模拟系统 - Google Patents

一种用于人工器官测试的体肺血液循环模拟系统 Download PDF

Info

Publication number
CN113270018A
CN113270018A CN202110565945.8A CN202110565945A CN113270018A CN 113270018 A CN113270018 A CN 113270018A CN 202110565945 A CN202110565945 A CN 202110565945A CN 113270018 A CN113270018 A CN 113270018A
Authority
CN
China
Prior art keywords
valve
pipeline
pulmonary
component
cavity
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202110565945.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113270018B (zh
Inventor
李军
赵怡铭
王志强
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Harbin Institute of Technology
Original Assignee
Harbin Institute of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Harbin Institute of Technology filed Critical Harbin Institute of Technology
Priority to CN202110565945.8A priority Critical patent/CN113270018B/zh
Publication of CN113270018A publication Critical patent/CN113270018A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113270018B publication Critical patent/CN113270018B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B23/00—Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes
    • G09B23/28—Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes for medicine
    • G09B23/30—Anatomical models
    • G09B23/303—Anatomical models specially adapted to simulate circulation of bodily fluids

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Algebra (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Educational Administration (AREA)
  • Educational Technology (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Prostheses (AREA)

Abstract

一种用于人工器官测试的体肺血液循环模拟系统，属于生物医学工程技术领域。左心房组件、二尖瓣组件、左心室组件及主动脉瓣组件依次连通，主动脉管路固定套装在主动脉瓣组件和流量传感器上，体循环阻性阀与流量传感器及三通阀一连通，三通阀一与三通阀二及体静脉腔连通，体静脉瓣组件与右心房组件及体静脉腔连通；右心房组件、三尖瓣组件、右心室组件及肺动脉瓣组件依次连通，肺动脉管固定套装在肺动脉瓣组件上，肺动脉管固定套装在管接头七上，管接头七与肺循环阻性阀连通，肺循环阻性阀与三通阀连通，肺静脉腔与三通阀以及肺静脉瓣组件连通，肺静脉瓣组件与左心房组件连通。本发明用于人工器官测试的体肺血液循环模拟。

Description

一种用于人工器官测试的体肺血液循环模拟系统
技术领域
本发明属于生物医学工程技术领域，具体涉及一种用于人工器官测试的体肺血液循环模拟系统。
背景技术
人体器官病变后，通过药物、手术等治疗方式无法达到治疗效果时，器官移植成为唯一手段，但全球可提供的器官数量远低于需要器官移植患者数量。随着生物医学工程的不断进步，人工心脏、人工心肺仪等人造器官的发展解决了这一难题。但是在研发过程中，对人工器官进行性能验证只依靠动物活体实验时间周期太长，可重复性很差，会延缓研发进程，因此发展体外血液循环模拟回路系统成为关键。
当前体外血液循环模拟系统中模拟瓣膜的方式多为采用液压单向阀或者电磁开关阀，由于两者阀芯均为刚体，因此在瞬时开闭的过程中会有震荡，造成压力抖动；对动脉顺应性特性的模拟均采用密闭空气腔的方式，是一种集中顺应性模型，而由于液流惯性的影响，每次心室快速收缩产生的冲击会产生水锤效应，导致压力不稳定，甚至影响瓣膜的工作特性；对心室的模拟均缺少对心室顺应性的考虑，对心室容积的范围也没有物理意义上的限制；并且大多数模拟系统只能模拟心衰单一病症，缺少对心脏瓣膜疾病等生理状态的体外复现，适用范围局限性较大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于人工器官测试的体肺血液循环模拟系统，该模拟系统可以解决以下问题：能够准确的体外复现人体的体、肺循环的多种血液动力学环境和病症下的体、肺循环之间的影响，为心室辅助装置等人工器官的性能测试和控制策略的设计提供了可靠的试验平台。
本发明为实现上述目的，采取的技术方案如下：
一种用于人工器官测试的体肺血液循环模拟系统，所述模拟系统包括左心房组件、压力传感器一、二尖瓣组件、左心室组件、压力传感器二、主动脉瓣组件、压力传感器三、主动脉管路、流量传感器、体循环阻性阀、三通阀一、体静脉腔、体静脉瓣组件、右心房组件、压力传感器四、三尖瓣组件、右心室组件、压力传感器五、肺动脉瓣组件、压力传感器六、肺动脉管路、肺循环阻性阀、三通阀二、肺静脉腔及肺静脉瓣组件；
所述左心房组件出口通过管路一与二尖瓣组件入口连通，所述管路一上的管接头一处安装有压力传感器一，所述二尖瓣组件出口与左心室组件入口固定连接并连通，所述左心室组件出口通过管路二与主动脉瓣组件入口连通，所述管路二的管接头二处安装有压力传感器二，所述主动脉管路两端固定套装在主动脉瓣组件出口和流量传感器入口上，所述压力传感器三通过管接头三安装在主动脉管路的测压点接口上，所述体循环阻性阀分别与流量传感器及三通阀一的其中一个端口连接并连通，所述三通阀一的另两个端口分别通过管路三和管路四与三通阀二的其中一个端口以及体静脉腔入口连通，所述体静脉瓣组件两端分别通过管路五与右心房组件入口及体静脉腔出口连通；
所述右心房组件出口通过管路六与三尖瓣组件入口连通，所述管路六上的管接头四处安装有压力传感器四，所述三尖瓣组件出口与右心室组件入口连接并连通，所述右心室组件出口通过管路七与肺动脉瓣组件入口连通，所述管路七上的管接头五处安装有压力传感器五，所述肺动脉管入口固定套装在肺动脉瓣组件出口上，肺动脉管上的管接头六上安装有压力传感器六，肺动脉管出口固定套装在管接头七上，所述管接头七与肺循环阻性阀入口连接并连通，所述肺循环阻性阀出口与三通阀余下的两个端口的其中一个端口连接并连通，所述肺静脉腔分别通过管路八与三通阀余下的两个端口的另一个端口以及肺静脉瓣组件入口连通，所述肺静脉瓣组件出口通过管路九与左心房组件入口连通；二尖瓣组件与左心室组件之间的连接处与管路七之间通过管路十连通，所述管路十的管接头八处安装有室间隔缺损阀。
本发明相对于现有技术的有益效果是：
1、硅胶材质的单向阀质软且有弹性，在能够满足单项阀功能的同时也可以吸收一定的压力冲击。
2、硅胶管路(即主动脉管路和肺动脉管路)模拟动脉容性属于顺应性均布模型，整根管路弹性均匀分布，液流射入主动脉管路和肺动脉管路时的惯性不会在管路内产生压力冲击。
3、变刚度的心囊，有效模拟了人体心脏的顺应性和对心腔容积起到的限制作用，使心腔容积参数不会超出合理的范围。
4、多种病症的模拟结果均符合生理学特征，使该装置对心室辅助装置的性能测试范围更广泛。
5、扩大了系统的使用范围，能够模拟心衰、瓣膜关闭不全、瓣膜狭窄、动脉硬化和外周阻性变化等病症。
附图说明
图1是本发明的一种用于人工器官测试的体肺血液循环模拟系统的结构示意图；
图2是左心房组件、右心房组件、左心室组件或右心室组件的主剖视图；
图3是主动脉瓣组件、肺动脉瓣组件、体静脉瓣组件、肺静脉瓣组件、二尖瓣组件或三尖瓣组件的主剖视图；
图4是图3的后视图；
图5是图3的左视图；
图6是瓣膜组件的主视图；
图7是图6的A-A截面的剖视图；
图8是图7的右视图；
图9是主动脉管路或肺动脉管路的轴测图；
上述附图中涉及的部件名称及标号如下：
左心房组件1、压力传感器一2、二尖瓣组件3、左心室组件4、压力传感器二5、主动脉瓣组件6、心室辅助装置7、压力传感器三8、主动脉管路9、流量传感器10、体循环阻性阀11、三通阀一12、体静脉腔13、体静脉瓣组件14、右心房组件15、压力传感器四16、三尖瓣组件17、右心室组件18、压力传感器五19、肺动脉瓣组件20、压力传感器六21、肺动脉管路22、肺循环阻性阀23、三通阀二24、肺静脉腔25、肺静脉瓣组件26、室间隔缺损阀27、位移传感器1.1、压力传感器管接头1.2、压力传感器七1.3、方向比例阀管接头1.4、方向比例阀1.5、心腔1.6、位移传感器磁环1.7、浮子1.8、心囊出口端盖1.9、心囊固定螺钉1.10、心囊1.11、心囊入口端盖1.12、心腔端盖1.13、狭窄阀3.1、后端盖3.2、狭窄阀腔体3.3、前端盖3.4、单向阀支撑件3.5、单向阀3.6、十字形凸楞3.6.1、十字形开口3.6.2、单向阀腔体3.7、关闭不全阀3.8、关闭不全阀管路3.9、测压点接口9.1、测试接口9.2。
具体实施方式
具体实施方式一：如图1、图9所示，本实施方式披露了一种用于人工器官测试的体肺血液循环模拟系统，一种用于人工器官测试的体肺血液循环模拟系统，所述模拟系统包括左心房组件1、压力传感器一2、二尖瓣组件3、左心室组件4、压力传感器二5、主动脉瓣组件6、压力传感器三8、主动脉管路9、流量传感器10、体循环阻性阀11、三通阀一12、体静脉腔13、体静脉瓣组件14、右心房组件15、压力传感器四16、三尖瓣组件17、右心室组件18、压力传感器五19、肺动脉瓣组件20、压力传感器六21、肺动脉管路22、肺循环阻性阀23、三通阀二24、肺静脉腔25及肺静脉瓣组件26；
所述左心房组件1出口通过管路一与二尖瓣组件3入口连通，所述管路一上的管接头一处安装有压力传感器一2，所述二尖瓣组件3出口与左心室组件4入口(通过螺栓)固定连接并连通，所述左心室组件4出口通过管路二与主动脉瓣组件6入口连通，所述管路二的管接头二处安装有压力传感器二5，所述主动脉管路9两端固定套装在主动脉瓣组件6出口和流量传感器10入口上(主动脉管路9两端用管夹夹紧固定)，所述压力传感器三8通过管接头三安装在主动脉管路9的测压点接口9.1上，所述体循环阻性阀11(通过螺纹)分别与流量传感器10及三通阀一12的其中一个端口连接并连通，所述三通阀一12的另两个端口分别通过管路三和管路四与三通阀二24的其中一个端口以及体静脉腔13入口连通，所述体静脉瓣组件14两端分别通过管路五与右心房组件15入口及体静脉腔13出口连通；
所述右心房组件15出口通过管路六与三尖瓣组件17入口连通，所述管路六上的管接头四处安装有压力传感器四16，所述三尖瓣组件17出口与右心室组件18入口(通过螺栓)连接并连通，所述右心室组件18出口通过管路七与肺动脉瓣组件20入口连通，所述管路七上的管接头五处安装有压力传感器五19，所述肺动脉管22入口固定套装在肺动脉瓣组件20出口上，肺动脉管22上的管接头六上安装有压力传感器六21，肺动脉管22出口固定套装在管接头七上(均用管夹夹紧固定)，所述管接头七与肺循环阻性阀23入口(通过螺纹)连接并连通，所述肺循环阻性阀23出口与三通阀24余下的两个端口的其中一个端口(通过螺纹)连接并连通，所述肺静脉腔25分别通过管路八与三通阀24余下的两个端口的另一个端口以及肺静脉瓣组件26入口连通，所述肺静脉瓣组件26出口通过管路九与左心房组件1入口连通；二尖瓣组件3与左心室组件4之间的连接处与管路七之间通过管路十连通，所述管路十的管接头八处安装有室间隔缺损阀27。
心室辅助装置(VAD)7安装在管路十一的管接头九处，所述心室辅助装置(VAD)7的入口通过管路十一与管路二上的管接头二连通，心室辅助装置(VAD)7的出口通过管路十一与主动脉管路9的测试接口9.2连通。
具体实施方式二：如图1、图2所示，本实施方式是对具体实施方式一作出的进一步说明，所述左心房组件1、右心房组件15、左心室组件4及右心室组件18结构均相同，且均包括位移传感器1.1、压力传感器管接头1.2、压力传感器七1.3、方向比例阀管接头1.4、方向比例阀1.5、心腔1.6、位移传感器磁环1.7、浮子1.8、心囊出口端盖1.9、心囊固定螺钉1.10、心囊1.11、心囊入口端盖1.12及心腔端盖1.13；
所述心腔1.6上端敞口、下端封闭，心腔1.6上端固定装有心腔端盖1.13，所述心腔端盖1.13的侧壁设有通孔一，所述心腔端盖1.13的侧壁位于通孔一处固定有方向比例阀管接头1.4，所述方向比例阀管接头1.4的外端固定装有方向比例阀1.5，心腔端盖1.13的上端固定有与心腔1.6相通的压力传感器管接头1.2，所述压力传感器管接头1.2的外端固定装有压力传感器七1.3，所述位移传感器1.1下端依次穿过心腔端盖1.13上端设有的通孔二、位移传感器磁环1.7及浮子1.8设置在心腔1.6内，所述位移传感器磁环1.7固定在浮子1.8上(位移传感器磁环1.7固定在浮子1.8上端设有的台肩孔一内)，心腔1.6的两相对侧壁同轴设有两个台肩孔二，所述两个台肩孔二位于浮子1.8的下方，所述心囊1.11的两端抵靠在两个台肩孔二的台肩端面上，心囊1.11的一端内径大于另一端内径，心囊1.11内径大的一端为入口端，心囊1.11内径小的一端为出口端，所述心囊入口端盖1.12设置在心囊1.11的入口端处，所述心囊出口端盖1.9设置在心囊1.11的出口端处，且心囊入口端盖1.12和心囊出口端盖1.9分别设置在对应的台肩孔二内，心囊1.11、心囊入口端盖1.12、心囊出口端盖1.9及心腔1.6侧壁通过心囊固定螺钉1.10把固在一起；心囊1.11采用硅胶材料制作(在一定容积变化范围内时弹性力较小，当容积过大或过小时心囊的弹性力迅速增大，对容积起到限制的作用)。
具体实施方式三：如图1、图3-图5所示，本实施方式是对具体实施方式一作出的进一步说明，所述主动脉瓣组件6、肺动脉瓣组件20、二尖瓣组件3及三尖瓣组件17的结构均相同，且均包括狭窄阀3.1、后端盖3.2、狭窄阀腔体3.3、前端盖3.4、瓣膜组件、单向阀腔体3.7、关闭不全阀3.8及关闭不全阀管路3.9；
所述狭窄阀腔体3.3内水平(沿前后方向)设有中心通孔，狭窄阀腔体3.3的一侧壁上设有通孔三，所述狭窄阀3.1设置在通孔三内，且里端深入至狭窄阀腔体3.3的中心通孔内，狭窄阀腔体3.3后端与后端盖3.2固定连接，狭窄阀腔体3.3前端通过单向阀腔体3.7与前端盖3.4固定连接，所述单向阀腔体3.7内固定有瓣膜组件，狭窄阀腔体3.3外壁上固定有关闭不全阀3.8，所述关闭不全阀3.8通过关闭不全阀管路3.9与狭窄阀腔体3.3的中心通孔连通。
具体实施方式四：如图1、图6-图8所示，本实施方式是对具体实施方式三作出的进一步说明，所述瓣膜组件、体静脉瓣组件14和肺静脉瓣组件26结构均相同，均由单向阀3.6及单向阀支撑件3.5组成；所述单向阀3.6一侧端面中部设有十字形凸楞3.6.1，所述十字形凸楞3.6.1上设有十字形开口3.6.2，所述单向阀3.6另一侧端面中部设有凹孔，所述单向阀支撑件3.5固定在所述凹孔内；所述单向阀一3.6采用硅胶材料制作(解决了刚性单向阀瞬时开闭产生压力冲击的问题)。
具体实施方式五：如图1、图9所示，本实施方式是对具体实施方式一作出的进一步说明，所述主动脉管路9和肺动脉管路22结构均相同，主动脉管路9和肺动脉管路22上均设有测压点接口9.1和测试接口9.2(该测试接口9.2不仅可以用来作为VAD的接口，也可以用于其他被测试设备的接口)；主动脉管路9和肺动脉管路22均采用硅胶材质制作(其顺应性均匀分布，解决了液流惯性造成的压力波动问题)。
该模拟系统采用气压驱动的方式模拟心脏的收缩和舒张过程，心腔1.6的模拟由心囊1.11内和心囊1.11外两部分组成，心囊1.11内与系统中的回路相通，心囊1.11外为有一定气体和液体的封闭控制腔。方向比例阀1.5与压力传感器七1.3形成压力闭环控制，利用封闭控制腔内的压力变化对心囊1.11进行挤压或放松来模拟心脏的收缩和舒张过程。方向比例阀1.5在充气时为充入压缩气体实现快速收缩，排气时采用真空泵抽负压实现快速舒张。心腔1.6的容积是通过位移传感器1.1获得的，位移传感器磁环1.7放置在心腔1.6内液面的浮子1.8(为泡沫浮子)上，从而位移传感器磁环1.7随液面变化上下浮动，由此可计算出心腔1.6容积的实时变化。在心囊1.11内设有测压点，用以测量心囊1.11内的实时压力。
左心室组件4的心囊1.11外压力升高时即为心囊1.11的收缩过程，心囊1.11内的液流被射出，经主动脉瓣组件6进入主动脉管路9，由于主动脉管路9具有顺应性的特征，一部分液体暂存在主动脉管路9内，另一部分经流量传感器10测得循环流量后从模拟体循环外周阻性的体循环阻性阀11进入体静脉腔13。体静脉腔13与右心房组件15相连，在右心室组件18里心囊1.11的舒张过程中，右心房组件15里心囊1.11内的液流经三尖瓣组件17进入右心房组件15里心囊1.11中。右心房组件15内的心囊1.11收缩时,心囊1.11内的液流经肺动脉瓣组件20射入肺动脉管路22，一部分液体暂存在肺动脉管路22内，另一部分经模拟体循环外周阻性的肺循环阻性阀23进入肺静脉腔25。肺静脉腔25和左心房组件1相通，在左心室组件4里心囊1.11的舒张过程中，左心房组件1里心囊1.11内的液流经二尖瓣组件3进入左心室组件4的心囊1.11中形成一个循环回路。
二尖瓣组件3、主动脉瓣组件6、三尖瓣组件17及肺动脉瓣组件20内的每个单向阀3.6后均串联一个节流阀一(即狭窄阀3.1)，该节流阀一为常开状态，当控制该节流阀一阀口减小时用以模拟瓣膜狭窄的病症；且二尖瓣组件3、主动脉瓣组件6、三尖瓣组件17及肺动脉瓣组件20中的瓣膜组件旁均并联一个节流阀二(即关闭不全阀3.8)，正常时该节流阀二为常闭状态，当打开时即为模拟瓣膜关闭不全的病症。
瓣膜组件采用硅胶材料制作的单向阀3.6，结构如图6-图9所示。其工作原理与刚性单向阀一致，当硅胶材料的单向阀3.6前后存在压差时阀打开，当出口压力大于或等于入口压力时，由于出口压力作用以及硅胶的自身弹性，阀会迅速关闭。并且由于设有单向阀支撑件3.5，可保证在关闭时不会因出口压力过大造成阀体变形。单向阀3.6除了结构发明外还有材质的选择，选用硅胶作为原材料，进行浇筑成型。
动脉顺应性的模拟采用硅胶材料浇筑管路的方式，在一定的管路结构尺寸下，通过选用不同硬度的硅胶进行混合，配制出符合各动脉顺应性的硅胶，并浇筑成型。主动脉管路9和肺动脉管路22上分别设有测压点接口9.1和测试接口9.2。
利用变刚度的心囊1.11来模拟心腔1.6的顺应性和对容积起到控制作用。心囊1.11在一定容积范围内为刚度较小的弹性体，当容积过大或过小时心囊1.11的刚度迅速增大，对容积起到限制的作用。
①用于左心室辅助装置测试
在左心室组件4和主动脉瓣组件6之间的管路二上留有管接头二，将左心室辅助装置的入口接管连接到管接头二上，将左心室辅助装置的出口接管连接到主动脉管路9的测试接口9.2上，从而用于左心室辅助装置测试。
②用于右心室辅助装置测试
在右心室组件18和肺动脉瓣组件20之间的管路七上留有管接头五，将右心室辅助装置的入口接管连接到管接头五上，将右心室辅助装置的出口接管连接到肺动脉管22的测试接口9.2上，从而用于右心室辅助装置测试。
③用于双心室辅助装置测试
在左心室组件4和主动脉瓣组件6之间的管路二上留有管接头二，将左心室辅助装置的入口接管连接到管接头二上，将左心室辅助装置的出口接管连接到主动脉管路9的测试接口9.2上。在右心室组件18和肺动脉瓣组件20之间的管路七上留有管接头五，将右心室辅助装置的入口接管连接到管接头五上，将右心室辅助装置的出口接管连接到肺动脉管22的测试接口9.2上，从而用于双心室辅助装置测试。
④用于人工心肺仪测试
肺静脉腔25与肺静脉瓣组件26之间的管路八上留有管接头十，将人工心肺仪的入口接管连接到管接头十上，将人工心肺仪的出口接管连接到主动脉管路9的测试接口9.2上上。
本发明能够模拟心衰、瓣膜关闭不全、瓣膜狭窄、动脉硬化和外周阻性变化等病症。具体为：
①改变系统控制参数来减少经方向比例阀1.5进入封闭控制腔内的压缩气体的量，从而降低了封闭控制腔内的压力，即为模拟了心衰病症。
②模拟瓣膜狭窄病症时，由于二尖瓣组件3、主动脉瓣组件6、三尖瓣组件17及肺动脉瓣组件20内的每个单向阀3.6后均串联一个节流阀一，通过手动调节上述其中一个组件后串联的节流阀一的开口度来实现模拟瓣膜狭窄病症。节流阀一开口度越小对应狭窄病症越严重。
③模拟瓣膜关闭不全病症时，可通过手动打开二尖瓣组件3，主动脉瓣组件6，三尖瓣组件17或肺动脉瓣组件20旁并联的节流阀二来实现，节流阀二开口度越大对应瓣膜关闭不全病症越严重。
④通过用与主动脉管路9或肺动脉管路22外径相同的管夹固定在主动脉管路9或肺动脉管路22外侧，缩短主动脉管路9或肺动脉管路22的长度来模拟主、肺动脉硬化病症。
⑤通过调整体循环阻性阀11或肺循环阻性阀23的开口度来模拟外周阻性变化病症。
本发明将人体血液循环过程中的主要生理特征及功能基本全部涵盖。
以上仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围，并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于人工器官测试的体肺血液循环模拟系统，其特征在于：所述模拟系统包括左心房组件(1)、压力传感器一(2)、二尖瓣组件(3)、左心室组件(4)、压力传感器二(5)、主动脉瓣组件(6)、压力传感器三(8)、主动脉管路(9)、流量传感器(10)、体循环阻性阀(11)、三通阀一(12)、体静脉腔(13)、体静脉瓣组件(14)、右心房组件(15)、压力传感器四(16)、三尖瓣组件(17)、右心室组件(18)、压力传感器五(19)、肺动脉瓣组件(20)、压力传感器六(21)、肺动脉管路(22)、肺循环阻性阀(23)、三通阀二(24)、肺静脉腔(25)及肺静脉瓣组件(26)；
所述左心房组件(1)出口通过管路一与二尖瓣组件(3)入口连通，所述管路一上的管接头一处安装有压力传感器一(2)，所述二尖瓣组件(3)出口与左心室组件(4)入口固定连接并连通，所述左心室组件(4)出口通过管路二与主动脉瓣组件(6)入口连通，所述管路二的管接头二处安装有压力传感器二(5)，所述主动脉管路(9)两端固定套装在主动脉瓣组件(6)出口和流量传感器(10)入口上，所述压力传感器三(8)通过管接头三安装在主动脉管路(9)的测压点接口(9.1)上，所述体循环阻性阀(11)分别与流量传感器(10)及三通阀一(12)的其中一个端口连接并连通，所述三通阀一(12)的另两个端口分别通过管路三和管路四与三通阀二(24)的其中一个端口以及体静脉腔(13)入口连通，所述体静脉瓣组件(14)两端分别通过管路五与右心房组件(15)入口及体静脉腔(13)出口连通；
所述右心房组件(15)出口通过管路六与三尖瓣组件(17)入口连通，所述管路六上的管接头四处安装有压力传感器四(16)，所述三尖瓣组件(17)出口与右心室组件(18)入口连接并连通，所述右心室组件(18)出口通过管路七与肺动脉瓣组件(20)入口连通，所述管路七上的管接头五处安装有压力传感器五(19)，所述肺动脉管(22)入口固定套装在肺动脉瓣组件(20)出口上，肺动脉管(22)上的管接头六上安装有压力传感器六(21)，肺动脉管(22)出口固定套装在管接头七上，所述管接头七与肺循环阻性阀(23)入口连接并连通，所述肺循环阻性阀(23)出口与三通阀(24)余下的两个端口的其中一个端口连接并连通，所述肺静脉腔(25)分别通过管路八与三通阀(24)余下的两个端口的另一个端口以及肺静脉瓣组件(26)入口连通，所述肺静脉瓣组件(26)出口通过管路九与左心房组件(1)入口连通；二尖瓣组件(3)与左心室组件(4)之间的连接处与管路七之间通过管路十连通，所述管路十的管接头八处安装有室间隔缺损阀(27)。
2.根据权利要求1所述的一种用于人工器官测试的体肺血液循环模拟系统，其特征在于：所述左心房组件(1)、右心房组件(15)、左心室组件(4)及右心室组件(18)结构均相同，且均包括位移传感器(1.1)、压力传感器管接头(1.2)、压力传感器七(1.3)、方向比例阀管接头(1.4)、方向比例阀(1.5)、心腔(1.6)、位移传感器磁环(1.7)、浮子(1.8)、心囊出口端盖(1.9)、心囊固定螺钉(1.10)、心囊(1.11)、心囊入口端盖(1.12)及心腔端盖(1.13)；
所述心腔(1.6)上端敞口、下端封闭，心腔(1.6)上端固定装有心腔端盖(1.13)，所述心腔端盖(1.13)的侧壁设有通孔一，所述心腔端盖(1.13)的侧壁位于通孔一处固定有方向比例阀管接头(1.4)，所述方向比例阀管接头(1.4)的外端固定装有方向比例阀(1.5)，心腔端盖(1.13)的上端固定有与心腔(1.6)相通的压力传感器管接头(1.2)，所述压力传感器管接头(1.2)的外端固定装有压力传感器七(1.3)，所述位移传感器(1.1)下端依次穿过心腔端盖(1.13)上端设有的通孔二、位移传感器磁环(1.7)及浮子(1.8)设置在心腔(1.6)内，所述位移传感器磁环(1.7)固定在浮子(1.8)上，心腔(1.6)的两相对侧壁同轴设有两个台肩孔二，所述两个台肩孔二位于浮子(1.8)的下方，所述心囊(1.11)的两端抵靠在两个台肩孔二的台肩端面上，心囊(1.11)的一端内径大于另一端内径，心囊(1.11)内径大的一端为入口端，心囊(1.11)内径小的一端为出口端，所述心囊入口端盖(1.12)设置在心囊(1.11)的入口端处，所述心囊出口端盖(1.9)设置在心囊(1.11)的出口端处，且心囊入口端盖(1.12)和心囊出口端盖(1.9)分别设置在对应的台肩孔二内，心囊(1.11)、心囊入口端盖(1.12)、心囊出口端盖(1.9)及心腔(1.6)侧壁通过心囊固定螺钉(1.10)把固在一起；心囊(1.11)采用硅胶材料制作。
3.根据权利要求1所述的一种用于人工器官测试的体肺血液循环模拟系统，其特征在于：所述主动脉瓣组件(6)、肺动脉瓣组件(20)、二尖瓣组件(3)及三尖瓣组件(17)的结构均相同，且均包括狭窄阀(3.1)、后端盖(3.2)、狭窄阀腔体(3.3)、前端盖(3.4)、瓣膜组件、单向阀腔体(3.7)、关闭不全阀(3.8)及关闭不全阀管路(3.9)；
所述狭窄阀腔体(3.3)内水平设有中心通孔，狭窄阀腔体(3.3)的一侧壁上设有通孔三，所述狭窄阀(3.1)设置在通孔三内，且里端深入至狭窄阀腔体(3.3)的中心通孔内，狭窄阀腔体(3.3)后端与后端盖(3.2)固定连接，狭窄阀腔体(3.3)前端通过单向阀腔体(3.7)与前端盖(3.4)固定连接，所述单向阀腔体(3.7)内固定有瓣膜组件，狭窄阀腔体(3.3)外壁上固定有关闭不全阀(3.8)，所述关闭不全阀(3.8)通过关闭不全阀管路(3.9)与狭窄阀腔体(3.3)的中心通孔连通。
4.根据权利要求3所述的一种用于人工器官测试的体肺血液循环模拟系统，其特征在于：所述瓣膜组件、体静脉瓣组件(14)和肺静脉瓣组件(26)结构均相同，均由单向阀(3.6)及单向阀支撑件(3.5)组成；所述单向阀(3.6)一侧端面中部设有十字形凸楞(3.6.1)，所述十字形凸楞(3.6.1)上设有十字形开口(3.6.2)，所述单向阀(3.6)另一侧端面中部设有凹孔，所述单向阀支撑件(3.5)固定在所述凹孔内；所述单向阀一(3.6)采用硅胶材料制作。
5.根据权利要求1所述的一种用于人工器官测试的体肺血液循环模拟系统，其特征在于：所述主动脉管路(9)和肺动脉管路(22)结构均相同，主动脉管路(9)和肺动脉管路(22)上均设有测压点接口(9.1)和测试接口(9.2)；主动脉管路(9)和肺动脉管路(22)均采用硅胶材质制作。
CN202110565945.8A 2021-05-24 2021-05-24 一种用于人工器官测试的体肺血液循环模拟系统 Active CN113270018B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110565945.8A CN113270018B (zh) 2021-05-24 2021-05-24 一种用于人工器官测试的体肺血液循环模拟系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110565945.8A CN113270018B (zh) 2021-05-24 2021-05-24 一种用于人工器官测试的体肺血液循环模拟系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113270018A true CN113270018A (zh) 2021-08-17
CN113270018B CN113270018B (zh) 2022-12-02

Family

ID=77232592

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110565945.8A Active CN113270018B (zh) 2021-05-24 2021-05-24 一种用于人工器官测试的体肺血液循环模拟系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113270018B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114081676A (zh) * 2021-11-18 2022-02-25 山东大学 一种心脏瓣膜模拟装置、制造模具及工艺
CN114694465A (zh) * 2022-03-22 2022-07-01 南昌大学第二附属医院 一种仿人体结构型房颤射频消融手术模拟训练装置
CN118522207A (zh) * 2024-07-23 2024-08-20 航天泰心科技有限公司 一种用于vad测试及培训教学的数字模拟人体循环系统

Citations (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2607635Y (zh) * 2002-12-20 2004-03-24 张导华 一种人体心脏模型
US20060096348A1 (en) * 2004-11-10 2006-05-11 Difiore Attilio E Method for measuring recirculation in catheters
CN102068245A (zh) * 2011-01-05 2011-05-25 东南大学 血管支架植入病变处血流流动性能的测试装置及方法
JP2011203230A (ja) * 2010-03-25 2011-10-13 Katsuji Yasumitsu 揚水ポンプ、吸水配管真空状態診断汎用吸着真空検査器
US8226712B1 (en) * 2008-06-13 2012-07-24 Newheart Medical Devices Llc Total artificial heart system for auto-regulating flow and pressure
CN102794108A (zh) * 2011-05-27 2012-11-28 曼弗雷德·弗尔克尔 反渗透系统
WO2013173997A1 (zh) * 2012-05-24 2013-11-28 上海欣吉特生物科技有限公司 人工心脏瓣膜
CN104358681A (zh) * 2014-10-23 2015-02-18 西华大学 一种可变量三柱塞超高压泵
JP2016002438A (ja) * 2014-06-19 2016-01-12 国立大学法人東北大学 模擬心房を備える血液循環模擬装置、血液循環模擬装置を用いた人工臓器の試験方法
US20160027345A1 (en) * 2012-01-31 2016-01-28 Vascular Simulations, Llc Cardiac simulation device
CN105307700A (zh) * 2013-05-02 2016-02-03 迈克·西根塔勒 基于导管的心脏支持系统及其植入方法
CN105784406A (zh) * 2016-05-12 2016-07-20 北京精密机电控制设备研究所 一种心室辅助装置体外综合测试系统
WO2016158222A1 (ja) * 2015-03-30 2016-10-06 国立大学法人大阪大学 カテーテル・シミュレーター用容器、及びこの容器内に収容される心臓モデル
CN205748951U (zh) * 2016-05-12 2016-11-30 北京精密机电控制设备研究所 一种心室辅助装置体外综合测试系统
CN206214129U (zh) * 2016-07-19 2017-06-06 上海形状记忆合金材料有限公司 一种外包膜封堵器
WO2017165969A1 (en) * 2016-03-29 2017-10-05 Valorbec, S.E.C. Apparatus for simulating a cardiovascular system
CN108888813A (zh) * 2018-04-09 2018-11-27 复旦大学附属华山医院 一种左心室辅助装置以及使用方法
CN208351785U (zh) * 2017-12-19 2019-01-08 嘉兴职业技术学院 一种生物模型教具
CN208607807U (zh) * 2018-01-08 2019-03-15 湖北工业大学 一种血液循环系统建模仿真辅助装置
US20190147768A1 (en) * 2017-11-13 2019-05-16 Maximum Fidelity Surgical Simulations, LLC Reconstitution of post mortem circulation, specialized methods and procedures
CN209514995U (zh) * 2018-09-12 2019-10-18 尹斌 一种血液循环教学模型
CN110604552A (zh) * 2019-10-14 2019-12-24 浙江大学 一种动静脉血管通路体外物理仿真装置及仿真测量方法
CN209895643U (zh) * 2019-03-30 2020-01-03 江苏省人民医院（南京医科大学第一附属医院） 一种用于内瘘狭窄介入治疗的模拟训练装置
US20200030096A1 (en) * 2013-01-10 2020-01-30 Innercore Medical Ltd. Devices and implantation methods for treating mitral valve condition
CN111161613A (zh) * 2018-11-08 2020-05-15 麦健亭 一种血液循环简易模型
US20210043113A1 (en) * 2019-08-08 2021-02-11 Vascular Simulations, Inc. Cardiac simulation device
CN112419854A (zh) * 2020-11-19 2021-02-26 北京理工大学 多点驱动式心脏搏动模拟装置
CN112634726A (zh) * 2021-01-28 2021-04-09 河南省人民医院 一种用于模拟眼部泪道冲洗的眼部模型装置

Patent Citations (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2607635Y (zh) * 2002-12-20 2004-03-24 张导华 一种人体心脏模型
US20060096348A1 (en) * 2004-11-10 2006-05-11 Difiore Attilio E Method for measuring recirculation in catheters
US8226712B1 (en) * 2008-06-13 2012-07-24 Newheart Medical Devices Llc Total artificial heart system for auto-regulating flow and pressure
JP2011203230A (ja) * 2010-03-25 2011-10-13 Katsuji Yasumitsu 揚水ポンプ、吸水配管真空状態診断汎用吸着真空検査器
CN102068245A (zh) * 2011-01-05 2011-05-25 东南大学 血管支架植入病变处血流流动性能的测试装置及方法
CN102794108A (zh) * 2011-05-27 2012-11-28 曼弗雷德·弗尔克尔 反渗透系统
US20160027345A1 (en) * 2012-01-31 2016-01-28 Vascular Simulations, Llc Cardiac simulation device
WO2013173997A1 (zh) * 2012-05-24 2013-11-28 上海欣吉特生物科技有限公司 人工心脏瓣膜
US20200030096A1 (en) * 2013-01-10 2020-01-30 Innercore Medical Ltd. Devices and implantation methods for treating mitral valve condition
CN105307700A (zh) * 2013-05-02 2016-02-03 迈克·西根塔勒 基于导管的心脏支持系统及其植入方法
JP2016002438A (ja) * 2014-06-19 2016-01-12 国立大学法人東北大学 模擬心房を備える血液循環模擬装置、血液循環模擬装置を用いた人工臓器の試験方法
CN104358681A (zh) * 2014-10-23 2015-02-18 西华大学 一种可变量三柱塞超高压泵
WO2016158222A1 (ja) * 2015-03-30 2016-10-06 国立大学法人大阪大学 カテーテル・シミュレーター用容器、及びこの容器内に収容される心臓モデル
WO2017165969A1 (en) * 2016-03-29 2017-10-05 Valorbec, S.E.C. Apparatus for simulating a cardiovascular system
CN105784406A (zh) * 2016-05-12 2016-07-20 北京精密机电控制设备研究所 一种心室辅助装置体外综合测试系统
CN205748951U (zh) * 2016-05-12 2016-11-30 北京精密机电控制设备研究所 一种心室辅助装置体外综合测试系统
CN206214129U (zh) * 2016-07-19 2017-06-06 上海形状记忆合金材料有限公司 一种外包膜封堵器
US20190147768A1 (en) * 2017-11-13 2019-05-16 Maximum Fidelity Surgical Simulations, LLC Reconstitution of post mortem circulation, specialized methods and procedures
CN208351785U (zh) * 2017-12-19 2019-01-08 嘉兴职业技术学院 一种生物模型教具
CN208607807U (zh) * 2018-01-08 2019-03-15 湖北工业大学 一种血液循环系统建模仿真辅助装置
CN108888813A (zh) * 2018-04-09 2018-11-27 复旦大学附属华山医院 一种左心室辅助装置以及使用方法
CN209514995U (zh) * 2018-09-12 2019-10-18 尹斌 一种血液循环教学模型
CN111161613A (zh) * 2018-11-08 2020-05-15 麦健亭 一种血液循环简易模型
CN209895643U (zh) * 2019-03-30 2020-01-03 江苏省人民医院（南京医科大学第一附属医院） 一种用于内瘘狭窄介入治疗的模拟训练装置
US20210043113A1 (en) * 2019-08-08 2021-02-11 Vascular Simulations, Inc. Cardiac simulation device
CN110604552A (zh) * 2019-10-14 2019-12-24 浙江大学 一种动静脉血管通路体外物理仿真装置及仿真测量方法
CN112419854A (zh) * 2020-11-19 2021-02-26 北京理工大学 多点驱动式心脏搏动模拟装置
CN112634726A (zh) * 2021-01-28 2021-04-09 河南省人民医院 一种用于模拟眼部泪道冲洗的眼部模型装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
秦金祥: "用于测试心室辅助装置的体外模拟循环系统的研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技Ⅱ辑》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114081676A (zh) * 2021-11-18 2022-02-25 山东大学 一种心脏瓣膜模拟装置、制造模具及工艺
CN114694465A (zh) * 2022-03-22 2022-07-01 南昌大学第二附属医院 一种仿人体结构型房颤射频消融手术模拟训练装置
CN114694465B (zh) * 2022-03-22 2022-10-11 南昌大学第二附属医院 一种仿人体结构型房颤射频消融手术模拟训练装置
CN118522207A (zh) * 2024-07-23 2024-08-20 航天泰心科技有限公司 一种用于vad测试及培训教学的数字模拟人体循环系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN113270018B (zh) 2022-12-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113270018B (zh) 一种用于人工器官测试的体肺血液循环模拟系统
JP6570102B2 (ja) 模擬心房を備える血液循環模擬装置
CN106033032B (zh) 用于体外模拟血液循环的模拟腔室及实现方法
CN112419854B (zh) 多点驱动式心脏搏动模拟装置
CN208607807U (zh) 一种血液循环系统建模仿真辅助装置
Knierbein et al. Compact mock loops of the systemic and pulmonary circulation for blood pump testing
CN114166494A (zh) 心室辅助装置用测试系统
Yokoyama et al. A new pulse duplicator with a passive fill ventricle for analysis of cardiac dynamics
JP4934596B2 (ja) 心臓をシミュレートする心臓クラスタ状態機械
CN205981729U (zh) 一种用于体外模拟血液循环的模拟腔室
Jansen‐Park et al. Effects of interaction between ventricular assist device assistance and autoregulated mock circulation including Frank–Starling mechanism and baroreflex
CN113674600B (zh) 一种左心房可控式体外模拟循环系统
CN105784406A (zh) 一种心室辅助装置体外综合测试系统
Vandenberghe et al. A simple, economical, and effective portable paediatric mock circulatory system
CN205832261U (zh) 心脏辅助装置
CN212990468U (zh) 一种心脏手术仿真训练模型
CN216746724U (zh) 心室辅助装置用测试系统
Nosé et al. Experimental results for chronic left ventricular assist and total artificial heart development
CN113990164B (zh) 一种心室腔模拟装置及其使用方法与应用
CN114464066A (zh) 一种心脏磁共振流体验证模型
CN215179244U (zh) 一种用于测量腱索张力的实验装置
CN218447039U (zh) 一种用于模拟主动脉夹层血流动力学的装置
Akagawa et al. Effects of mechanical valve orifice direction on the flow pattern in a ventricular assist device
CN217828158U (zh) 一种体外心脏瓣膜测试系统
Sakhaeimanesh et al. Analysis of regurgitation, mean systolic pressure drop and energy losses for two artificial aortic valves

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant