CN114209428B - 一种模拟急性肾损伤的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种模拟急性肾损伤的装置，包括：半壳体、控制器和多个模拟脏器部件；半壳体内壁通过插杆与多个模拟脏器部件连接；相邻模拟脏器部件之间通过管道连接；每一个管道上均设置有流量传感器和压力传感器；流量传感器和压力传感器分别与控制器连接；每一个模拟脏器部件内部均通过隔板分隔有多个隔腔；隔腔靠近半壳体一侧均连通有出水口；隔腔远离半壳体一侧均连通有进水口。该模拟急性肾损伤的装置可对引发急性肾损伤的病因、病变位置和过程进行直观观察，模拟脏器之间发生病变时对肾损伤的情况，以及模拟急性肾损伤引发其他脏器的变化情况，对该情况进行直观观察，用于医疗教学或病理研究。
Description
技术领域
本发明涉及模拟装置技术领域，特别涉及一种模拟急性肾损伤的装置。
背景技术
急性肾损伤早期症状隐匿，可被原发疾病所掩盖，即使尿量开始减少，也容易被忽视。典型急性肾损伤一般经过为少尿期、移行期、多尿期和恢复期。现有(公告号：CN113178243A)体外循环心脏手术后急性肾损伤早期预警方法及系统，此专利中ATF3含量在血液、尿液中表达稳定，影响因素较少，其ATF3水平在心脏体外循环术后早期升高，升高时间较血清肌酐时间提前，可以作为成人心脏手术后AKI的早期诊断的候选标志物；联合应用尿ATF3*Kim-1能在保证特异度的同时增加成人术后急性肾损伤早期诊断的准确性和敏感度。该专利提供的将AKI发生的独立危险因素(术前年龄、术前身高、手术当天的尿素氮水平值、术后12小时尿ATF3水平值)作为变量，构建成人心脏术后急性肾损伤的早期预警模型，所建立模型的拟合程度高，预测准确性高；但是对引发急性肾损伤的病因，以及对其病变位置和过程难以进行直观的观察，由急性肾损伤引起其他脏器需要同步进行治疗，或者难以对急性肾损伤引起其他脏器受损情况及病变过程进行直观观察。
因此，在现有急性肾损伤早期预警的基础上，如何提供一种模拟装置，以对引发急性肾损伤的病因、病变位置和过程进行直观观察，模拟脏器之间发生病变时对肾损伤的情况，模拟急性肾损伤引发其他脏器的变化情况，以用于后续的医疗教学或病理研究，成为本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
鉴于上述问题，本发明提出了一种至少解决上述部分技术问题的模拟急性肾损伤的装置，该装置可模拟脏器之间发生病变时对肾损伤的情况，以及急性肾损伤所引发其他脏器的变化情况，对引发急性肾损伤的病因、病变位置和过程进行直观观察。
本发明实施例提供一种模拟急性肾损伤的装置，包括：半壳体、控制器和多个模拟脏器部件；所述半壳体内壁通过插杆与所述多个模拟脏器部件连接；相邻所述模拟脏器部件之间通过管道连接；每一个所述管道上均设置有流量传感器和压力传感器；所述流量传感器和压力传感器分别与所述控制器连接；
每一个所述模拟脏器部件内部均通过隔板分隔有多个隔腔；
所述隔腔靠近所述半壳体一侧均连通有出水口；所述隔腔远离所述半壳体一侧均连通有进水口。
进一步地，所述半壳体内壁设有套筒；所述插杆设置在所述模拟脏器部件外侧靠近所述半壳体的一端；所述套筒与所述插杆相插接。
进一步地，所述进水口和出水口处均安装有阀门；所述阀门与所述控制器连接。
进一步地，所述所述阀门嵌套固定有水嘴；所述水嘴与所述管道适配连通。
进一步地，所述模拟脏器部件包括：根据人体脏器分布位置设置的左肺、右肺、膈部、右肝、脾部、胃部、右肾、小肠、大肠、左肾、胆囊、胰腺、左肝、心脏和喉部。
本发明实施例提供的上述技术方案的有益效果至少包括：
本发明实施例提供的一种模拟急性肾损伤的装置，包括：半壳体、控制器和多个模拟脏器部件；半壳体内壁通过插杆与多个模拟脏器部件连接；相邻模拟脏器部件之间通过管道连接；每一个管道上均设置有流量传感器和压力传感器；流量传感器和压力传感器分别与控制器连接；每一个模拟脏器部件内部均通过隔板分隔有多个隔腔；隔腔靠近半壳体一侧均连通有出水口；隔腔远离半壳体一侧均连通有进水口。该模拟急性肾损伤的装置可对引发急性肾损伤的病因、病变位置和过程进行直观观察，模拟脏器之间发生病变时对肾损伤的情况，以及模拟急性肾损伤引发其他脏器的变化情况，对该情况进行直观观察，用于医疗教学或病理研究。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明实施例提供的模拟急性肾损伤的装置整体结构示意图；
图2为本发明实施例提供的相邻两个模拟脏器部件的连接结构侧视图；
图3为本发明实施例提供的半壳体和模拟脏器部件的连接结构侧视图；
图4为本发明实施例提供的左肾模拟脏器结构正视图；
图5为本发明实施例提供的模拟脏器部件结构侧视图；
图6为本发明实施例提供的管道结构示意图。
附图中：1-半壳体；2-控制器；3-插杆；4-管道；5-流量传感器；6-压力传感器；7-隔板；8-隔腔；9-出水口；10-进水口；11-套筒；12-阀门；13-水嘴；14-左肺；15-右肺；16-膈部；17-右肝；18-脾部；19-胃部；20-右肾；21-小肠；22-大肠；23-左肾；24-胆囊；25-胰腺；26-左肝；27-心脏；28-喉部。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
本发明实施例提供一种模拟急性肾损伤的装置，包括：半壳体1、控制器2和多个模拟脏器部件；半壳体1内壁通过插杆3与多个模拟脏器部件连接；相邻模拟脏器部件之间通过管道4连接；每一个管道4上均设置有流量传感器5和压力传感器6；流量传感器5和压力传感器6分别与控制器2连接；
每一个模拟脏器部件内部均通过隔板7分隔有多个隔腔8；
隔腔8靠近半壳体1一侧均连通有出水口9；隔腔8远离半壳体1一侧均连通有进水口10。
本实施例通过各模拟脏器部件、隔腔、管路、进水口和出水口的设置，将模拟脏器部件通过隔板分隔隔腔，可将同一种颜色的液体通过水管填充于相邻两组模拟脏器部件靠近的隔腔。将因血液或者其他脏器引发的急性肾损伤，或者因急性肾损伤导致的其他脏器受损情况，通过同种颜色液体对应填充，有利于观察模拟脏器之间发生病变时对肾损伤的情况，以及有利于观察模拟急性肾损伤引发其他脏器的变化情况。
以下对本模拟急性肾损伤的装置展开详细描述：
首先，参照图1所示，将各模拟脏器部件根据人体脏器分布位置进行安装，参照图2和图3所示，通过插杆3将各模拟脏器部件与半壳体1连接固定。其中模拟脏器部件包括：左肺14、右肺15、膈部16、右肝17、脾部18、胃部19、右肾20、小肠21、大肠22、左肾23、胆囊24、胰腺25、左肝26、心脏27和喉部28。此模拟脏器部件均通过3D打印生成，可根据实际情况实时调整，模拟脏器部件均为透明状，材质为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯(PS)或聚碳酸脂(PC)等任意透明塑料。其中，模拟脏器部件大小和重量可采取如下设置：
心脏27重量：250-300g，心房壁厚度：0.1-0.2cm，左心室壁厚度：0.9-1.2cm，右心室壁厚度：0.3-0.4cm；
肝脏重量(包括左肝26和右肝17)：1300-1500g，左右径：25-30cm，前后径：19-21cm，上下厚度：6-9cm；
肺脏左肺14重量：325-480g，右肺15重量：360-570g；
脾部18重量：150-190g，大小：1.5*8*3.5cm；
左肾23重量：140-150g，大小：11.5*5.5*3.5cm，皮质厚度：0.5-0.6cm。
在合适位置设置控制器2(可电路连接工控机、PC机或内部设置PLC等微处理器，本实施例对其不作限定)。参照图2-图5所示，以左肾23模拟脏器结构为例，各模拟脏器部件内部通过隔板7分隔有多个隔腔8，其中隔腔8的划分规则可采用上下左右中，将单一模拟脏器部件划分为上下左右中五个部分；各个隔腔8靠近半壳体1一侧均连通有出水口9；隔腔8远离半壳体1一侧均连通有进水口10。
半壳体1外形设置成人体上半部状，半壳体1内顶部插接固定有喉部28，喉部28下方左右两侧分别安装有左肺14和右肺15，左肺14和右肺15之间安装有心脏27。左肺14、右肺15和心脏27的下方安装有膈部16，膈部16前端左右两侧分别安装有左肝26和右肝17，左肝26和右肝17下方安装有胃部19，胃部19顶部左侧安装有胰腺25，胃部19右侧安装有脾部18。半壳体1内壁底部安装有小肠21，小肠21左侧安装有大肠22，小肠21和尾部后端安装有右肾20，大肠22和左肝26之间安装有胆囊24，胆囊24后侧安装有左肾23。
其次，参照图2所示，通过管道4依次连接各模拟脏器部件的隔腔8与其相邻模拟脏器部件的隔腔8，即，该管道4一端连接某一模拟脏器部件隔腔8的出水口9，一端连接该模拟脏器部件隔腔8相邻模拟脏器部件隔腔8的进水口10，以达到通过管道4连接相邻模拟脏器部件的目的，其中有医疗影像的材料，根据医疗影像的材料对照所有模拟脏器部件相对应隔腔8连通，及将两组受损模拟脏器部件所对应两组相邻隔腔8相连通；无医疗影像，有血液材料或者假设教学时，可对两组脏器部件所有隔腔8进行填充。具体地，参照图2和图3所示，半壳体1内壁设有套筒11，插杆3设置在模拟脏器部件外侧靠近半壳体1的一端；套筒11与插杆3相插接。各个管道4上均设置流量传感器5(型号SLF3S-0600F)和压力传感器6(型号WX-MPM-70G)；流量传感器5和压力传感器6分别与控制器2连接。进水口10和出水口9处均安装有阀门12(可采用球阀或外螺纹直角安全阀，型号为CBT907-94)；阀门12与控制器2连接，用于后续在管道4中加入带颜色的液体后，可以通过人为控制液体在管道4和模拟脏器部件之间的流通。进一步地，参照图2和图6所示，该阀门12嵌套固定有水嘴13；水嘴13与管道4适配连通。
最后，将管道4内部灌注同一种颜色的液体，通过某一模拟脏器部件的进水口10，灌入该模拟脏器部件的隔腔8内，后通过该隔腔8的出水口9，该有颜色的液体通过管道4灌入另一个相邻模拟脏器部件隔腔8的进水口10，该有颜色的液体流入相邻模拟脏器部件的隔腔8内，由于各模拟脏器部件的材质为透明材质，因此可通过肉眼直接观察该有颜色液体的流通情况。此外，也可通过设置在各管道4上的流量传感器5和压力传感器6，以及与其相连的控制器2，在控制器端或与控制器2连接的终端设备上，观测各管道4液体的流通情况(液体流量和液体压力)。用户可根据肉眼直观情况和传感器测量情况，观察模拟脏器之间发生病变时对肾损伤的情况，以及观察模拟急性肾损伤引发的其他脏器的变化情况。在观察模拟病变情况之前，通过医疗影像构建原始人体生理情况；通过肾损伤发生前的医疗影像，构建模拟脏器发生病变时的各个模拟脏器的原始状态和模拟构建急性肾损伤的原始状态。
以下通过四个具体实际应用场景的实施例对本模拟急性肾损伤的装置的使用进行示范性说明：
实施例1
例如在实际医疗教学过程中，由于左肝26受损(如中毒)引发肾急性受损。通过将模拟脏器部件左肝26和左肾23通过隔板7分隔成若干个隔腔8，外部通过左肝26进水口10将同一种颜色的液体填充于病变脏器左肝26的隔腔8内，根据影像材料中的左肝26阴影，或者结合验血所发现肝功能损伤，通过对左肝26下方隔腔8进行填充，将管道4连接病变脏器左肝26出水口9，通过该管道4连接病变脏器左肝26所影响的相邻脏器(例如：左肾23)的相邻隔腔8进水口10，使得左肝26和左肾23相邻的隔腔8内均填充有同一种颜色液体，通过该液体的流动即可实时观察左肝26受损引发肾急性受损的整个演变过程。
实施例2
例如实际医疗教学过程中，胆囊24炎病程中血液肌酐有严重升高的迹象，会引发急性肾损伤。将模拟脏器部件胆囊24和左肾23通过隔板7分隔成若干隔腔8，外部通过胆囊24进水口10将同一种颜色的液体填充于病变脏器胆囊24的隔腔8内，病变脏器胆囊24的出水口9连接管道4，通过该管道4将病变脏器胆囊24与病变脏器胆囊24所影响的相邻脏器(例如：左肾23)的隔腔8进水口10相连接，将胆囊24和左肾23相邻的隔腔8内均填充同一种颜色液体，通过该液体的流动即可实时观察胆囊24炎引发肾急性受损的整个演变过程。
实施例3
实际模拟病理研究时，由于肾急性损伤会引发急性肺损伤。将脏器部件右肾20和右肺15通过隔板7分隔成若干隔腔8，外部通过右肾20进水口10将同一种颜色的液体填充于病变脏器右肾20的隔腔8内，病变脏器右肾20的出水口9连接管道4，通过该管道4将病变脏器右肾20连接病变脏器右肾20所影响的相邻脏器(例如：右肺15)的隔腔8进水口10，进而使得右肾20和右肺15相邻的隔腔8内均填充同一种颜色液体，通过该液体的流动即可实时观察肾急性损伤引发急性肺损伤的整个演变过程。
实施例4
实际模拟病理研究时，由于右肾20液体超负荷将减弱心肌功能，降低冠状动脉血管反应性，从而增加心肌缺血。将脏器部件右肾20和心脏27通过隔板7分隔成若干隔腔8，外部通过右肾20进水口10将同一种颜色的液体填充于病变脏器右肾20的隔腔8内，病变脏器右肾20的出水口9连接管道4，将病变脏器右肾20通过该管道4连接病变脏器右肾20所影响的相邻脏器(例如：心脏27)的隔腔8进水口10，进而将右肾20和心脏27相邻的隔腔8内均填充同一种颜色液体，通过该液体的流动即可实时观察右肾20液体超负荷引发心脏27缺血的整个演变过程。
本实施例所提供的模拟急性肾损伤的装置，使用时，模拟脏器部件根据人体脏器分布的位置进行安装，将各模拟脏器部件通过隔板7分隔成若干隔腔8，通过病变脏器隔腔8进水口10，将同一种颜色的液体通过管道4填充于病变脏器的隔腔8，病变脏器隔腔8的出水口9通过管道4连接病变脏器所影响的相邻脏器的隔腔8，进而根据液体的直观流动情况，以及设置在管道4上的流量传感器5和压力传感器6所采集的数据，观察模拟脏器之间发生病变时对肾损伤的演变过程，以及模拟急性肾损伤引发其他脏器的变化情况。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (5)
1.一种模拟急性肾损伤的装置，其特征在于，包括：半壳体(1)、控制器(2)和多个模拟脏器部件；所述半壳体(1)内壁通过插杆(3)与所述多个模拟脏器部件连接；相邻所述模拟脏器部件之间通过管道(4)连接；每一个所述管道(4)上均设置有流量传感器(5)和压力传感器(6)；所述流量传感器(5)和压力传感器(6)分别与所述控制器(2)连接；
每一个所述模拟脏器部件内部均通过隔板(7)分隔有多个隔腔(8)；
所述隔腔(8)靠近所述半壳体(1)一侧均连通有出水口(9)；所述隔腔(8)远离所述半壳体(1)一侧均连通有进水口(10)；
管道(4)一端连接某一模拟脏器部件隔腔(8)的出水口(9)，一端连接该模拟脏器部件隔腔(8)相邻模拟脏器部件隔腔(8)的进水口(10)。
2.如权利要求1所述的一种模拟急性肾损伤的装置，其特征在于，所述半壳体(1)内壁设有套筒(11)；所述插杆(3)设置在所述模拟脏器部件外侧靠近所述半壳体(1)的一端；所述套筒(11)与所述插杆(3)相插接。
3.如权利要求1所述的一种模拟急性肾损伤的装置，其特征在于，所述进水口(10)和出水口(9)处均安装有阀门(12)；所述阀门(12)与所述控制器(2)连接。
4.如权利要求3所述的一种模拟急性肾损伤的装置，其特征在于，所述阀门(12)嵌套固定有水嘴(13)；所述水嘴(13)与所述管道(4)适配连通。
5.如权利要求1所述的一种模拟急性肾损伤的装置，其特征在于，所述模拟脏器部件包括：根据人体脏器分布位置设置的左肺(14)、右肺(15)、膈部(16)、右肝(17)、脾部(18)、胃部(19)、右肾(20)、小肠(21)、大肠(22)、左肾(23)、胆囊(24)、胰腺(25)、左肝(26)、心脏(27)和喉部(28)。
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