CN201239204Y - 用于冠状动脉血流时相性特征体外模拟实验的仿真装置 - Google Patents

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CN201239204Y CNU200820152047XU CN200820152047U CN201239204Y CN 201239204 Y CN201239204 Y CN 201239204Y CN U200820152047X U CNU200820152047X U CN U200820152047XU CN 200820152047 U CN200820152047 U CN 200820152047U CN 201239204 Y CN201239204 Y CN 201239204Y
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沈力行
周瑜
徐萌
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Abstract

一种用于体外模拟实验的仿真装置，涉及体外模拟实验的技术领域，所解决的是现有临床病人和实验动物的血流动力学参数具有随机性且血流量测定难的技术问题。该装置包括由依次循环连接的心泵、蓄能器、液流回路、储液箱组成的液路系统，驱动心泵运动的电机，其特征在于：所述液流回路包括二位三通阀、舒张期支路、收缩期支路，所述舒张期支路及收缩期支路的一端分别连接二位三通阀的两个出口，另一端连接储液箱，所述二位三通阀的公共入口连接蓄能器，并由电机驱动使其公共入口能随心泵的舒张和收缩交替连通舒张期支路和收缩期支路，所述收缩期支路的液阻大于舒张期支路的液阻。利用本实用新型提供的仿真装置，能复现冠状动脉血流时相性特征。

Description

用于冠状动脉血流时相性特征体外模拟实验的仿真装置
技术领域
本实用新型涉及体外模拟实验的技术，特别是涉及一种冠状动脉血流时相性特征的仿真装置的技术。
背景技术
覆盖在心肌表面冠状动脉上的心肌束被称为心肌桥，了解壁冠状动脉的血流动力学特征对于客观评价心肌桥的临床意义十分重要。
营养心脏的动脉有左右冠状动脉，冠状动脉血流量，既受冠状血管本身的收缩和舒张的影响，又受到心肌节律性舒缩活动的影响，特别是左冠状动脉的血流受的影响更为显著，左心室等容收缩时，由于心肌收缩的强烈压迫，左冠状动脉血流量急剧减少甚至倒流；而后在射血期由于主动脉压升高，冠状动脉血流量稍高，在心室舒张期冠脉动脉血流量最大，约占一个心动周期中冠状动脉血流量的80％。因此，主动脉中舒张压愈高，冠状动脉血流量愈大；心室舒张期愈长，冠脉动脉血流量愈大。在安静状态下，冠状动脉血流量占心输出量的4％～5％，每分钟约255ml，平均每克心肌每分钟血流量为60～80ml，当剧烈运动心肌活动增强时，每百克心肌每分钟血流量可增至300～400ml。
对于上述冠状动脉血流时相性特征的探讨，能为进一步深入研究心肌桥血流动力学特性打下基础，因此人们已经通过多种途径对此进行了探讨。但由于以往的研究对象都是临床病人和实验动物，缺乏一种能模拟冠状动脉血液循环系统的装置来复现冠状动脉血流时相性特征，因而存在着以下局限性：1)缺乏系统性，临床研究对象中影响血流动力学参数出现的随机性使临床难以进行系统和全面的研究；2)血流量的测定，冠状动脉的血流量是决定心肌血流灌注状态最重要的因素，但目前临床上还没有令人满意的测量冠状动脉血流量的方法，因此对心肌桥导致壁冠状动脉血流量的变化尚缺乏足够的认识。
实用新型内容
针对上述现有技术中存在的缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种影响血流动力学的参数稳定，且血流量测定方便，能模拟冠状动脉在心室舒张期时血流量最大，而在心室收缩期时血流量急剧减少，从而能复现冠状动脉血流时相性特征的用于体外模拟实验的仿真装置。
为了解决上述技术问题，本实用新型所提供的一种用于体外模拟实验的仿真装置，包括由依次循环连接的心泵、蓄能器、液流回路、储液箱组成的液路系统，驱动心泵运动的电机，其特征在于：所述液流回路包括二位三通阀、舒张期支路、收缩期支路，所述舒张期支路及收缩期支路的一端分别连接二位三通阀的两个出口，另一端连接储液箱，所述二位三通阀的公共入口连接蓄能器，并由电机驱动使其公共入口能随心泵的舒张和收缩交替连通舒张期支路和收缩期支路，所述收缩期支路的液阻大于舒张期支路的液阻。
进一步的，所述收缩期支路中设有节流阀。
进一步的，所述的二位三通阀与蓄能器间设有节流阀。
进一步的，所述的液流回路还包括负载旁路，该负载旁路与由二位三通阀、舒张期支路与收缩期支路所组成的液路并联。
进一步的，所述的负载旁路中设有节流阀。
进一步的，所述的二位三通阀上设有凸轮，所述的电机经凸轮驱动二位三通阀动作。
本实用新型提供的用于体外模拟实验的仿真装置，其有益效果是：1)利用人造装置替代传统的临床病人或实验动物作为研究对象，使得影响血流动力学的参数稳定，不会随机变化，容易进行系统和全面的研究，而且血流量也容易测定；2)由于二位三通阀能随心泵的舒张和收缩交替连通舒张期支路和收缩期支路，而且收缩期支路的液阻大于舒张期支路的液阻，从而能模拟冠状动脉在心室舒张期时血流量最大，而在心室收缩期时血流量急剧减少，复现冠状动脉血流时相性特征。
附图说明
图1是本实用新型实施例的用于体外模拟实验的仿真装置的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图说明对本实用新型的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于限制本实用新型，凡是采用本实用新型的相似结构及其相似变化，均应列入本实用新型的保护范围。
如图1所示，本实用新型实施例所提供的一种用于体外模拟实验的仿真装置，包括由依次循环连接的心泵1、蓄能器2、液流回路、储液箱3组成的液路系统，驱动心泵1运动的电机4，其特征在于：所述液流回路包括二位三通阀5、舒张期支路6、收缩期支路7，所述舒张期支路6及收缩期支路7的一端分别连接二位三通阀5的两个出口，另一端连接储液箱3，所述二位三通阀5的公共入口连接蓄能器2，并由电机4驱动使其公共入口能随心泵1的舒张和收缩交替连通舒张期支路6和收缩期支路7，所述收缩期支路7的液阻大于舒张期支路6的液阻。
所述收缩期支路7中设有节流阀8。
所述的二位三通阀5与蓄能器2间设有节流阀9。
所述的液流回路还包括负载旁路11，该负载旁路11与由二位三通阀5、舒张期支路6与收缩期支路7所组成的液路并联。
所述的负载旁路11中设有节流阀10。
所述的二位三通阀5上设有凸轮13，所述的电机4经凸轮13驱动二位三通阀5动作。
所述的蓄能器2经同一接口连接心泵1与液流回路。
所述的心泵1与储液箱3之间设有滤网12。
工作时，电机4驱动心泵1按心动周期的频率运动，心泵1的间歇性射血经蓄能器2转换为血管中较为平缓的连续性脉动流，该脉动流分成两路：一路经负载旁路11直接回储液箱3，起到分流作用，模拟其他脏器的血液循环，通过调节负载旁路11中的节流阀10可调节其负载；另一路流向二位三通阀5，电机4通过凸轮13驱动二位三通阀5，使其随心泵1的舒张和收缩交替连通舒张期支路6和收缩期支路7；当舒张期支路6通而收缩期支路7断时，血流在流回储液箱3过程中只通过节流阀9，其液阻较小，模拟的是舒张期；当舒张期支路6断而收缩期支路7通时，血流在流回储液箱3过程中依次通过节流阀9、8，其液阻较大，模拟的是收缩期。
通过适当的凸轮曲线设计，可保持舒张期与收缩期的时限比例，随着凸轮周而复始的运动，舒张期和收缩期支路交替开启、闭合，即可模拟冠状动脉血流量收缩期小舒张期大的时相性特征，并能通过调节各节流阀，实现各分支流量的重新分配。
所述的舒张期支路中也可以设节流阀，但其液阻必须小于收缩期支路的液阻。
本实用新型的仿真装置，在心率80次/min，心泵输出流量700ml/min的条件下进行了测试，其中：
所采用的心泵压力范围为0～26.66kPa，流量范围为0.25～1.25L/min，心泵所产生的压力波形与频率范围为40～120次/min的心脏相似；
所采用的蓄能器收缩压调节范围为0～26.66kPa，舒张压调节范围为0～15.99kPa，用于模拟动脉的弹性腔功能，将心泵的间歇性射血转换为血管中较为平缓的连续性脉动流。
实验结果如下；
实验1：心率80次/min，心泵输出流量700ml/min，温度37℃
3个节流阀开口保持不变
 
旁路流量(ml/min) 冠状动脉流量(ml/min)
第一次 402 314
第二次 404 311
实验2：心率80次/min，心泵输出流量700ml/min，温度37℃
 
旁路流量(ml/min)  舒张期流量(ml/min)    收缩期流量(ml/min)   
3个节流阀开口保持不变 403 246 66
节流阀10关小，节流阀8、9开口保持不变 381 265 70
节流阀10开大，节流阀8、9开口保持不变 418 238 62
针对以上实验结果，讨论如下：
1)在总流量保持不变的前提下，旁路起到了很好的分流作用，节流阀10开大，分流多；节流阀10关小，分流少。
2)在节流阀8、9开口保持不变的前提下，舒张期支路路和收缩期支路流量比在3次实测中分别为0.788：0.212、0.791：0.209、0.793：0.207，基本上复现了时相性特征，即心舒期约占总冠状动脉血流量的80％，心缩期约占20％。
实验结果表明，该仿真装置能够在基本复现冠状动脉血流时相性特征，从而为进一步研究冠状动脉血流动力学问题提供了一种实验手段。

Claims (6)

1、一种用于冠状动脉血流时相性特征体外模拟实验的仿真装置，包括由依次循环连接的心泵、蓄能器、液流回路、储液箱组成的液路系统，驱动心泵运动的电机，其特征在于：所述液流回路包括二位三通阀、舒张期支路、收缩期支路，所述舒张期支路及收缩期支路的一端分别连接二位三通阀的两个出口，另一端连接储液箱，所述二位三通阀的公共入口连接蓄能器，并由电机驱动使其公共入口能随心泵的舒张和收缩交替连通舒张期支路和收缩期支路，所述收缩期支路的液阻大于舒张期支路的液阻。
2、根据权利要求1所述的一种用于冠状动脉血流时相性特征体外模拟实验的仿真装置，其特征在于：所述收缩期支路中设有节流阀。
3、根据权利要求1所述的一种用于冠状动脉血流时相性特征体外模拟实验的仿真装置，，其特征在于：所述的二位三通阀与蓄能器间设有节流阀。
4、根据权利要求1所述的一种用于冠状动脉血流时相性特征体外模拟实验的仿真装置，其特征在于：所述的液流回路还包括负载旁路，该负载旁路与由二位三通阀、舒张期支路与收缩期支路所组成的液路并联。
5、根据权利要求4所述的一种用于冠状动脉血流时相性特征体外模拟实验的仿真装置，其特征在于：所述的负载旁路中设有节流阀。
6、根据权利要求1所述的一种用于冠状动脉血流时相性特征体外模拟实验的仿真装置，其特征在于：所述的二位三通阀上设有凸轮，所述的电机经凸轮驱动二位三通阀动作。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110211464A (zh) * 2019-05-30 2019-09-06 上海健康医学院 一种壁冠状动脉周向应力体外模拟系统
CN115083250A (zh) * 2022-08-24 2022-09-20 浙江大学 一种心室模拟装置及体外模拟循环系统

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