CN116758806B - 一种血管内支架体外模拟装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种血管内支架体外模拟装置，包括：循环装置，包括变速驱动组件、心脏仿生组件、传输组件与实验单元；所述心脏仿生组件的一端与变速驱动组件相连接，另一端与传输组件相连接；所述实验单元安装在传输组件的中间；所述心脏仿生组件、传输组件与实验单元的内部充满液体；在实验过程中，将血管支架与弹簧圈安装进所述实验单元的内部，所述变速驱动组件驱使心脏仿生组件推动传输组件内部的液体有规律的冲刷血管支架与弹簧圈。

Description

一种血管内支架体外模拟装置

技术领域

本发明属于实验器械技术领域，具体涉及为一种血管内支架体外模拟装置。

背景技术

近年来，随着介入材料、技术以及医疗水平的急速发展，血管支架作为一种治疗手段，在临床上的应用越来越广泛。血管内支架主要有两大用途：

第一，治疗血管狭窄或者闭塞的病变，主要应用场景包括冠心病、颅内外血管狭窄或闭塞等；通过微导管将支架输送到病变处，并使其扩张后对血管起到力学支撑作用，有效降低血管狭窄程度。

第二，治疗动脉瘤或者血管的瘤样扩张，颅内动脉瘤为最常见的类型之一；通过向动脉瘤内部填入弹簧圈进行栓塞治疗，必要时需在载瘤动脉放置支架，以覆盖动脉瘤颈部，从而防止在瘤内的弹簧圈在脱落进入载瘤动脉；尽管覆膜支架和密网支架的出现很大程度上避免了弹簧圈脱落的风险，但仍需通过微导管将支架输送至病变处，并释放扩张覆盖动脉瘤颈部。

目前常利用计算机辅助手段，采用术前仿真技术对某一支架的治疗效果进行判断和评估，从而找到最适合的支架类型，但现有评估方式无法模拟生理状态下心脏搏动引发的血压变化对支架的影响。

本发明针对上述问题，提供一种血管内支架体外模拟装置。

发明内容

为了克服背景技术中提出的问题，本发明提供一种血管内支架体外模拟装置。

一种血管内支架体外模拟装置，包括：

循环装置，包括变速驱动组件、心脏仿生组件、传输组件与实验单元；所述心脏仿生组件的一端与变速驱动组件相连接，另一端与传输组件相连接；所述实验单元安装在传输组件的中间；所述心脏仿生组件、传输组件与实验单元的内部充满液体；在实验过程中，将血管内支架与弹簧圈安装进所述实验单元的内部，所述变速驱动组件驱使心脏仿生组件推动传输组件内部的液体有规律的冲刷血管支架与弹簧圈。

进一步，所述心脏仿生组件包括冲击舱与冲压杆；所述冲压杆在变速驱动组件的推动下于冲击舱的内部做往复直线运动。

进一步，所述传输组件包括第一导管、第二导管、第一单向阀与第二单向阀；所述第一单向阀的一端与冲击舱相连接，另一端与第一导管相连接；所述第二单向阀的一端与冲击舱相连接，另一端与第二导管相连接；所述实验单元的一端与第一导管相连接，另一端与第二导管相连接。

进一步，所述变速驱动组件包括第一电机、主动组件、从动组件与传动组件；所述第一电机通过主动组件带动从动组件运动，从而带动与从动组件相连接的传动组件拉动冲压杆于冲击舱的内部做往复直线运动。

进一步，所述变速驱动组件还包括调速组件；所述调速组件与从动组件相连接，调速组件驱动从动组件发生形变，从而改变主动组件与从动组件的传动比，实现改变从动组件的速度。

进一步，所述从动组件包括第二固定盘、第二活动盘与从动轴；所述从动轴的一端与第二固定盘固定连接；另一端与第二活动盘滑动连接；所述调速组件推动第二活动盘在从动轴上运动。

进一步，所述主动组件包括第一固定盘、第一活动盘、压紧结构与主动轴；所述第一固定盘的一端与第一电机相连接，另一端与主动轴相连接；所述主动轴远离第一固定盘的一端与第一活动盘滑动连接；所述压紧结构的一端与主动轴相连接，另一端与第一活动盘相连接。

进一步，在所述第一导管与实验单元之间设置调压组件，当传输组件内部的压力大于调压组件的预设值时，调压组件打开，将传输组件内部的部分液体排出，使得传输组件内部的压力恒小于调压组件的预设值。

进一步，在所述第二导管与实验单元之间设置辅助组件；所述辅助组件包括缓冲舱、第三电机与第二加压舱；所述第三电机带动第二加压舱工作，将缓冲舱内部的液体泵入传输组件的内部。

进一步，所述调压组件通过导管与缓冲舱相连接；当所述调压组件打开时，将传输组件内部的部分液体排至缓冲舱内。

本发明的使用方法：

1、将弹簧圈与血管支架安装进实验单元的内部；

2、将实验单元、传输组件、心脏仿生组件相连接；

3、将血液或密度及氧化性与血液相近的液体放入缓冲舱内，驱动第三电机将缓冲舱内的液体泵入实验单元、传输组件、心脏仿生组件所形成的通路内；

4、关闭第三电机，开启变速驱动组件驱动心脏仿生组件运动，进行实验；

5、在实验过程中，随机开启或关闭第三电机，模拟人体运动导致的不规则血液震荡；

6、在实验结束后，第三电机将实验单元、传输组件、心脏仿生组件内的液体泵入缓冲舱内，回收液体；

7、于传输组件内部拆下实验单元，观察并记录弹簧圈与血管支架情况。

本发明的有益效果：设置机械模拟环节，将待实验的血管内支架放入实验单元的内部，心脏仿生组件在变速驱动组件的驱使下推动传输组件内部的液体有规律的冲刷弹簧圈与血管支架，模拟因心脏跳动而产生的冲击。传输组件与实验单元模拟体内血管，使实验环境接近体内情况，实现体外模拟生理状态下心脏搏动引发的血压变化对支架的影响；并且能够给体外研究可降解支架与弹簧圈之间的电偶腐蚀提供可能性；目前还没有能够用于临床的可降解动脉瘤辅助支架，此种可降解动脉瘤辅助支架可应用本发明进行体外实验进行验证可靠性。

附图说明

图1为一种实现本发明的血管内支架体外模拟装置的外观示意图；

图2为一种实现本发明的血管内支架体外模拟装置的俯视图；

图3为一种实现本发明的循环装置的结构示意图；

图4为一种实现本发明的循环装置的俯视图；

图5为一种实现本发明的循环装置的侧视图；

图6为一种实现本发明的心脏仿生组件的剖视图；

图7为一种实现本发明的从动组件与调速组件的剖视图；

图8为一种实现本发明的调压组件的剖视图；

图9为一种实现本发明的实验单元的剖视图；

图10为一种实现本发明的主动组件的结构示意图；

图11为一种实现本发明的循环装置处于自清洗状态的结构示意图；

图中，1、控制单元；2、循环装置；3、支撑结构；4、温度调节单元；5、温度感应单元；21、变速驱动组件；22、心脏仿生组件；23、传输组件；24、辅助组件；25、实验单元；26、调压组件；27、密封塞；211、第一电机；212、主动组件；213、从动组件；214、调速组件；215、传动组件；221、冲击舱；222、冲压杆；231、第一导管；232、第二导管；233、第一单向阀；234、第二单向阀；241、缓冲舱；242、第三电机；243、第二加压舱；251、支架安装位；252、弹簧圈安装位；261、固定外壳；262、活塞；263、压力结构；264、转动外壳；2121、第一固定盘；2122、第一活动盘；2123、压紧结构；2131、第二固定盘；2132、第二活动盘；2141、调节推杆；2142、伸缩舱；2143、第一加压舱；2144、储存舱；2145、第二电机；2151、第一连杆；2152、第二连杆。

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。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“轴心”、“长度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

如图1-11的一种血管内支架体外模拟装置，包括：

支撑结构3；

循环装置2，包括变速驱动组件21、心脏仿生组件22、传输组件23与实验单元25；心脏仿生组件22的一端与变速驱动组件21相连接，另一端与传输组件23相连接；实验单元25安装在传输组件23的中间；心脏仿生组件22、传输组件23与实验单元25的内部充满液体；

在实验过程中，将血管内支架安装进实验单元25的内部，变速驱动组件21驱使心脏仿生组件22推动传输组件23内部的液体有规律的冲刷弹簧圈与血管支架。

如图1-2所示，支撑结构3包括密闭舱（图中未标识）与实验舱（图中未标识）；密闭舱与实验舱固定连接。传输组件23与实验单元25均设置在实验舱的内部。变速驱动组件21、心脏仿生组件22均设置在密闭舱的内部。心脏仿生组件22远离变速驱动组件21的一端伸出密闭舱之后，与设置在实验舱内部的传输组件23相连接。

进一步的，在支撑结构3的侧壁上设置控制单元1，控制单元1通过导线分别与变速驱动组件21、心脏仿生组件22、传输组件23相连接。

具体的，心脏仿生组件22、传输组件23与实验单元25内部的液体为血液或密度及氧化性与血液相近的液体。

在实验单元25的内部设置支架安装位251，在使用过程中可向支架安装位251的内部安装血管支架，然后将实验单元25安装到传输组件23的内部，开启变速驱动组件21带动心脏仿生组件22运动。此时可研究支架的血流动力学或进行可降解支架的体外腐蚀模拟实验。

具体的，具备多种型号的实验单元25，从而能够模仿不同直径、不同部位的血管，以对不同种类、不同型号的血管支架进行实验。

优选的，在实验单元25的内部设置弹簧圈安装位252，在使用过程中向弹簧圈安装位252安装弹簧圈并向支架安装位251的内部安装血管支架，然后将实验单元25安装到传输组件23的内部，开启变速驱动组件21带动心脏仿生组件22运动。

具备多种型号的支架安装位251、弹簧圈安装位252，以模拟不同形态、种类的动脉瘤，如：梭形动脉瘤，宽颈动脉瘤等。从而对不同种类、不同型号的弹簧圈与血管支架进行实验。

在本申请的一些实施方式中，实验单元25的内部仅设置弹簧圈安装位252，在使用过程中向支架安装位251的内部安装血管支架，然后将实验单元25安装到传输组件23的内部，开启变速驱动组件21带动心脏仿生组件22运动。

具备多种型号的弹簧圈安装位252，在其内部安装无需血管支架进行辅助的小型弹簧圈。从而增加弹簧圈的验证范围。

实验过程中，在实验舱的内部充满液态导热介质，并在实验舱的内部设置温度调节单元4与温度感应单元5。控制单元1通过导线与温度调节单元4相连接，温度调节单元4在控制单元1的调节下发热，提高液态导热介质的温度，使得液态导热介质的温度与人体体温相近。温度感应单元5通过导线与控制单元1相连接，实时反馈液态导热介质的温度，促使控制单元1升高或降低温度调节单元4的功率，维持液态导热介质的温度恒定。

具体的，控制单元1设置在密闭舱的侧壁上。

如图1-6所示，心脏仿生组件22包括冲击舱221与冲压杆222；冲压杆222在变速驱动组件21的推动下于冲击舱221的内部做往复直线运动。

具体的，冲压杆222的一端插入冲击舱221的内部，另一端与变速驱动组件21相连接。冲压舱远离冲压杆222的一端与传输组件23贯通。传输组件23包括第一导管231、第二导管232、第一单向阀233与第二单向阀234；第一单向阀233的一端与冲击舱221相连接，另一端与第一导管231相连接；第二单向阀234的一端与冲击舱221相连接，另一端与第二导管232相连接；实验单元25的一端与第一导管231相连接，另一端与第二导管232相连接。

参考图6可知第一单向阀233与第二单向阀234的安装方向。当冲击杆向着远离传输组件23的方向运动时，将第二导管232内部的液体经第二单向阀234吸入冲击舱221的内部，使得传输组件23、实验单元25内部的液体压力降低；当冲击杆向着朝向传输组件23的方向运动时，将冲击舱221的内部液体经第一单向阀233排入第一导管231内，使得传输组件23、实验单元25内部的液体压力提高。

随着心脏仿生组件22的不断运转，使得传输组件23、实验单元25内部的液体压力保持升高或降低的持续波动，模拟了因心跳而产生的血压变化。同时心脏仿生组件22间断性的向传输组件23、实验单元25内部注入液体，模拟了因心跳而产生的血液对动脉的间断性冲刷。增加了实验的仿真程度。

如图1-6所示，变速驱动组件21包括第一电机211、主动组件212、从动组件213与传动组件215；第一电机211通过主动组件212带动从动组件213运动，从而带动与从动组件213相连接的传动组件215拉动冲压杆222于冲击舱221的内部做往复直线运动。

第一电机211带动主动组件212转动。主动组件212与从动组件213通过皮带相连，使得主动组件212与从动组件213保持同步转动。传动组件215的一端与从动组件213相连接，另一端与冲压杆222相连接，当从动组件213转动时，传动组件215随从动组件213运动，传动组件215带动冲压杆222于冲击舱221的内部做往复直线运动。

具体的，传动组件215包括第一连杆2151与第二连杆2152；第一连杆2151一端与从动组件213相连接，另一端与第二连接转动连接。第二连杆2152远离第一连杆2151的一端与冲压杆222转动连接。第一连杆2151与从动组件213保持同速、同轴转动，通过第二连杆2152带动冲压杆222运动。

如图1-10所示，变速驱动组件还包括调速组件214；调速组件214与从动组件213相连接，调速组件214驱动从动组件213发生形变，从而改变主动组件212与从动组件213的传动比，实现改变从动组件213的速度。

具体的，从动组件213包括第二固定盘2131、第二活动盘2132与从动轴；从动轴的一端与第二固定盘2131固定连接；另一端与第二活动盘2132滑动连接；调速组件214推动第二活动盘2132在从动轴上运动，从而改变了从动组件213对皮带的缠绕半径，改变了从动组件213缠绕半径与主动组件212缠绕半径的差值，改变了主动组件212与从动组件213的传动比。

当第二活动盘2132在调速组件214的带动下向着第二固定盘2131移动时，使得从动组件213缠绕半径增大，此时从动组件213的转速降低。

当第二活动盘2132在调速组件214的带动下向着远离第二固定盘2131的方向移动时，使得从动组件213缠绕半径降低，此时从动组件213的转速提高。

优选的，主动组件212包括第一固定盘2121、第一活动盘2122、压紧结构2123与主动轴；第一固定盘2121的一端与第一电机211相连接，另一端与主动轴相连接；主动轴远离第一固定盘2121的一端与第一活动盘2122滑动连接；压紧结构2123的一端与主动轴相连接，另一端与第一活动盘2122相连接。

当从动组件213缠绕半径增大时，由于皮带的长度不变，皮带便会驱使第一活动盘2122向着远离第一固定盘2121的方向运动，此时弹簧压缩，主动组件212缠绕半径降低。

当从动组件213缠绕半径降低时，由于皮带的长度不变，弹簧便会驱使第一活动盘2122向着第一固定盘2121运动，此时主动组件212缠绕半径降低。

在本申请的一些实施方式中，主动组件212为固定式皮带轮。设置用于使皮带保持张紧状态的张紧轮，张紧轮随着第二活动盘2132运动，实现其自身功能。

结合图4-7便可了解调速组件214的具体结构，以及调速组件214与从动组件213的连接关系。调速组件214包括调节推杆2141、伸缩舱2142、第一加压舱2143、储存舱2144、第二电机2145。推杆的一端与第二活动盘2132相连接，另一端插入伸缩舱2142的内部；伸缩舱2142通过导管与第一加压舱2143贯通；第一加压舱2143远离伸缩舱2142的一侧通过导管与储存舱2144贯通；第二电机2145带动第一加压舱2143运动。在伸缩舱2142、第一加压舱2143、储存舱2144的内部设置粘稠液体。

当第二电机2145正转，将储存舱2144内部的粘稠液体泵入伸缩舱2142，使得调节推杆2141从伸缩舱2142内伸出，带动第二活动盘2132向着第二固定盘2131移动，使得从动组件213缠绕半径增大。

当第二电机2145反转，将伸缩舱2142内部的粘稠液体泵入储存舱2144，使得调节推杆2141缩回伸缩舱2142内，带动第二活动盘2132向着远离第二固定盘2131的方向移动，使得从动组件213缠绕半径降低。

进一步的，如图1-10所示，在第一导管231与实验单元25之间设置调压组件26，当传输组件23内部的压力大于调压组件26的预设值时，调压组件26打开，将传输组件23内部的部分液体排出，使得传输组件23内部的压力恒小于调压组件26的预设值。

具体的，调压组件26包括固定外壳261、活塞262、压力结构263与转动外壳264。转动外壳264设置固定外壳261远离第一导管231的一端，固定外壳261与转动外壳264螺纹连接。固定外壳261的内部设置限位环，当调压组件26打开时，传输组件23内部的液体经限位环的内部排出。压力结构263的一端将活塞262压在限位环的侧壁上，封堵限位环；压力结构263远离活塞262的一端与转动外壳264相连接。

具体的，压力结构263为弹簧。拧动转动外壳264，使弹簧压缩或舒张，从而调节活塞262受到的压力，达到调节调压组件26预设值的目的。

向着第一导管231拧动转动外壳264，压缩弹簧，活塞262受到的压力提升，使得调节调压组件26预设值升高。

向着远离第一导管231的方向拧动转动外壳264，弹簧舒张，活塞262受到的压力降低，使得调节调压组件26预设值降低。

在本申请的一些实施方式中，在第二导管232与实验单元25之间设置辅助组件24；辅助组件24包括缓冲舱241、第三电机242与第二加压舱243；第三电机242带动第二加压舱243工作，将缓冲舱241内部的液体泵入传输组件23的内部。

辅助组件24具备以下功能：

1、在实验准备阶段，将弹簧圈与血管支架安装进实验单元25的内部，并将实验单元25、传输组件23、心脏仿生组件22相连接后，将血液或密度及氧化性与血液相近的液体放入缓冲舱241内，驱动第三电机242将缓冲舱241内的液体泵入实验单元25、传输组件23、心脏仿生组件22所形成的通路内；

2、在实验结束后，第三电机242将实验单元25、传输组件23、心脏仿生组件22内的液体泵入缓冲舱241内，实现回收液体；

3、在实验过程中，随机开启或关闭第三电机242，模拟人体运动导致的不规则血液震荡。

作为优选的，调压组件26通过导管与缓冲舱241相连接；当调压组件26打开时，将传输组件23内部的部分液体排至缓冲舱241内，减少浪费。

为便于清洗心脏仿生组件22、传输组件23的内壁，设置密封塞27。密封塞27分别与第一导管231、第二导管232适配。当密封塞27封堵第一导管231远离第一单向阀233的一侧、第二导管232远离第二单向阀234的一侧之后，心脏仿生组件22、传输组件23、调压组件26、辅助组件24组成了清洗通路。

清洗心脏仿生组件22、传输组件23的内壁的方法：

1、按照如图11所示的方式连接变速驱动组件21、心脏仿生组件22、传输组件23、辅助组件24、调压组件26与密封塞27；用密封塞27住第一导管231远离第一单向阀233的一侧、第二导管232远离第二单向阀234的一侧；

2、向着远离第一导管231的方向拧动转动外壳264，将调节调压组件26预设值调至最低；

3、将清洗液放入缓冲舱241内；

4、开启第三电机242将清洗液泵入心脏仿生组件22、传输组件23内；

5、开启变速驱动组件21，应用调速组件214提升从动组件213的转速，从而提升冲压杆222的运动速度；

6、清洗液在心脏仿生组件22、辅助组件24的驱动下在清洗通路内部循环，清洗心脏仿生组件22、传输组件23的内壁；

7、清洗结束后，将冲击杆深入冲击舱221内部，关闭变速驱动组件21；

8、应用辅助组件24抽出第二导管232内的清洗液；

9、取下密封塞27，倒出第一导管231内的清洗液。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种血管内支架体外模拟装置，其特征在于，包括：

循环装置，包括变速驱动组件、心脏仿生组件、传输组件与实验单元；所述心脏仿生组件的一端与变速驱动组件相连接，另一端与传输组件相连接；所述实验单元安装在传输组件的中间；所述心脏仿生组件、传输组件与实验单元的内部充满液体；所述传输组件包括第一导管、第二导管、第一单向阀与第二单向阀；所述第一单向阀的一端与冲击舱相连接，另一端与第一导管相连接；所述第二单向阀的一端与冲击舱相连接，另一端与第二导管相连接；所述实验单元的一端与第一导管相连接，另一端与第二导管相连接；在所述第一导管与实验单元之间设置调压组件；在所述第二导管与实验单元之间设置辅助组件；所述辅助组件包括缓冲舱、第三电机与第二加压舱；所述第三电机带动第二加压舱工作，将缓冲舱内部的液体泵入传输组件的内部；所述调压组件通过导管与缓冲舱相连接；

在实验过程中，将血管内支架安装进所述实验单元的内部，所述变速驱动组件驱使心脏仿生组件推动传输组件内部的液体有规律的冲刷弹簧圈与血管支架；

设置密封塞；密封塞分别与第一导管、第二导管适配。

2.根据权利要求1所述的一种血管内支架体外模拟装置，其特征在于，所述心脏仿生组件包括冲击舱与冲压杆；所述冲压杆在变速驱动组件的推动下于冲击舱的内部做往复直线运动。

3.根据权利要求2所述的一种血管内支架体外模拟装置，其特征在于，所述变速驱动组件包括第一电机、主动组件、从动组件与传动组件；所述第一电机通过主动组件带动从动组件运动，从而带动与从动组件相连接的传动组件拉动冲压杆于冲击舱的内部做往复直线运动。

4.根据权利要求3所述的一种血管内支架体外模拟装置，其特征在于，所述变速驱动组件还包括调速组件；所述调速组件与从动组件相连接，调速组件驱动从动组件发生形变，从而改变主动组件与从动组件的传动比，实现改变从动组件的速度。

5.根据权利要求4所述的一种血管内支架体外模拟装置，其特征在于，所述从动组件包括第二固定盘、第二活动盘与从动轴；所述从动轴的一端与第二固定盘固定连接；另一端与第二活动盘滑动连接；所述调速组件推动第二活动盘在从动轴上运动。

6.根据权利要求5所述的一种血管内支架体外模拟装置，其特征在于，所述主动组件包括第一固定盘、第一活动盘、压紧结构与主动轴；所述第一固定盘的一端与第一电机相连接，另一端与主动轴相连接；所述主动轴远离第一固定盘的一端与第一活动盘滑动连接；所述压紧结构的一端与主动轴相连接，另一端与第一活动盘相连接。