CN206516216U - 一种采用血管模型模拟人体血液循环的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种采用血管模型模拟人体血液循环的装置，包括第一温控人造血液槽，蠕动泵，压力传感器，脉搏模拟控制系统，电磁阀，低压溢流阀，第二温控人造血液槽，高压溢流阀和血管模型；第一温控人造血液槽与蠕动泵连接，蠕动泵的出口与血管模型的主入口连接，血管模型的出口通过分别设置有低压溢流阀和高压溢流阀的并联管路与第二温控人造血液槽连接，电磁阀被串联在设置有低压溢流阀的管路中，压力传感器安装在血管模型上，所述脉搏模拟控制系统分别与所述压力传感器和所述电磁阀通讯连接；本实用新型能实时监控人体血压变化，模拟人体血液温度和脉搏波动可用于医学教学、医疗器械测试或手术模拟训练。

Description

一种采用血管模型模拟人体血液循环的装置

技术领域

本实用新型涉及一种医疗器械，具体涉及一种采用血管模型模拟人体血液循环的装置。

背景技术

目前，随着社会生活环境、寿命提高、医疗水平等因素的变化，我国动脉血管疾病的发病率与死亡率居高不下，是危害现代人们健康生活的重要疾病问题。动脉血管疾病的治疗早期以开放性手术为主，存在出血量大、创伤大、要求术野暴露清楚等问题；自20世纪90年代起，血管腔内技术逐步得以应用，至今已大部分取代开放性手术治疗，该技术以微创的特点极大地减轻了患者痛苦、缩短治疗周期、大大提高了治疗效果。因此，该技术的推广对于提高人们健康生活水平具有重大意义。而血管腔内技术要求手术医生对血管腔内结构具有较深的了解、以及对手术过程具有非常高的熟练度。为了满足医生进行该种手术的操作训练、提高医学教学质量、以及测试治疗动脉血管疾病器械的性能，一种能够模拟人体血液温度、动力学变化的血液循环装置具有很大的实际应用价值。

现有专利一种可调式人体主动脉血管模型装置(CN102509503)描述了一种模拟人体动脉血管内血液温度及血压的血管模型装置，该专利通过控温器实时调节装置中模拟血液的温度、通过压力调控器及压力门控通道维持血管模型中预设的压力值。但是，人体血液的血压在动脉血管中并非恒定值，而是以一种周期性波动状态持续变化，因此该专利无法真实模拟人体血液中血压的脉搏波动现象。

发明内容

本实用新型的目的在于解决现有技术中存在的问题，提供一种采用血管模型模拟人体血液循环的装置，该装置能实时监控人体血压变化，模拟人体血液温度和脉搏波动可用于医学教学、医疗器械测试或手术模拟训练。

本实用新型目的是通过以下技术方案来实现的：

一种采用血管模型模拟人体血液循环的装置，其特征在于：包括第一温控人造血液槽，蠕动泵，压力传感器，脉搏模拟控制系统，电磁阀，低压溢流阀，第二温控人造血液槽，高压溢流阀和血管模型；所述第一温控人造血液槽与所述蠕动泵连接，所述蠕动泵的出口与所述血管模型的主入口连接，所述血管模型的出口通过分别设置有所述低压溢流阀和所述高压溢流阀的并联管路与所述第二温控人造血液槽连接，所述电磁阀被串联在设置有所述低压溢流阀的管路中，所述压力传感器安装在所述血管模型上，所述脉搏模拟控制系统分别与所述压力传感器和所述电磁阀通讯连接。

本实用新型目的还通过以下优选的技术方案来进一步实现：

优选的，所述血管模型的管路能被拆卸并拼装，所述血管模型的各个分支的末端用密封件密封。

优选的，所述血管模型是由多段管路通过转接头连接而成。

优选的，所述血管模型上设置有多个连接口，所述连接口均能通过连接管相互连接。

优选的，所述血管模型是以人体动脉血管的扫描数据为原型，按照1∶1的比例全真模拟人体动脉血管。

优选的，所述压力传感器是贴片式压力传感器，其被粘贴在所述血管模型的表面，以测定不同点上的压力。

优选的，所述血管模型的制作材料选自透明或半透明的硅胶、PU或PVC。

优选的，所述血管模型的内壁及表面光滑。

优选的，所述血管模型的制作材料的硬度、弹性以及顺应性由人体动脉血管的特性所限定。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果主要体现在：

本实用新型中描述的血管模型是以人体动脉血管的CT扫描数据为模型，可1∶1复制出所需手术或练习的血管部位，通过脉搏模拟控制系统控制血管模型中血压的波动，从而模拟人体血液在血管中的真实脉搏波动。因此，使用本实用新型描述的血液循环装置可以较大程度地模拟真实血管的形态以及血管内血液的动力学状态，同时本实用新型采用透明或半透明的、弹性良好的材料来制作血管模型，这种材料的硬度、弹性、顺应性与人体动脉血管相似，使得血管模型的内壁及表面光滑、具有良好弹性与抗撕裂性，更利于操作。从而为医学教学、手术练习、理疗器械测试提供更加真实、便利的模拟环境。

附图说明

图1为本实用新型采用血管模型模拟人体血液循环的装置的结构示意图；

图2为血管模型的局部放大图；

图3为脉搏模拟控制系统控制电磁阀通断的时间关系坐标图；

图4为在图3的电磁阀控制条件下，血管模型中血压与时间的关系坐标图；

其中，1是第一温控人造血液槽，2是蠕动泵，3是压力传感器，4是脉搏模拟控制系统，5是电磁阀，6是低压溢流阀，7是第二温控人造血液槽，8是高压溢流阀，9是血管模型，90是密封件，91是第一转接头，92是第二转接头。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图并举实施例，对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例：

如图1所示，本实用新型的采用血管模型模拟人体血液循环的装置，包括第一温控人造血液槽1，蠕动泵2，压力传感器3，脉搏模拟控制系统4，电磁阀5，低压溢流阀6，第二温控人造血液槽7，高压溢流阀8，血管模型9；所述第一温控人造血液槽1与所述蠕动泵2连接，所述蠕动泵2的出口与所述血管模型9的主入口连接，所述血管模型9的出口通过分别设置有所述低压溢流阀6和所述高压溢流阀8的并联管路与所述第二温控人造血液槽7连接，所述电磁阀5被串联在设置有所述低压溢流阀6的管路中，所述压力传感器3安装在所述血管模型9上，所述脉搏模拟控制系统4分别与所述压力传感器3和所述电磁阀5通讯连接。

所述第一温控人造血液槽1和第二温控人造血液槽7的槽内均设有单独的可控加热元件来调节槽内人造血液的温度，以模拟人体血液的真实温度，第一温控人造血液槽1为血管模型9(循环装置)提供与人体温度接近的人造血液，第二温控人造血液槽7用于回收血管模型9(循环装置)中的人造血液。

所述蠕动泵2的液体进口端插入第一温控人造血液槽1中，所述蠕动泵2的出口端与所述血管模型9的主入口相连，所述蠕动泵2用于将第一温控人造血液槽1中的人造血液以设定的流速、持续地供给到血管模型9中。

如图2所示，所述血管模型9可根据实际需要模拟人体各部分动脉血管，所述血管模型9的管路能被拆卸并拼装。在一个实施方式中，所述血管模型9是由多段管路通过转接头连接而成。例如所述血管模型9通过第一转接头91组装成多段血管模型，如腹主动脉、主动脉弓、脑动脉等，以模拟人体大段整体血管，血管模型9的各部分的分支的末端用密封件90进行密封。在另一个实施例中，所述血管模型9上设置有多个连接口，所述连接口均能通过连接管相互连接。所述血管模型9是以人体动脉血管的CT扫描数据为原型，按照1∶1的比例全真模拟人体动脉血管，采用快速成型工艺制造而成，所用的制作材料选自透明或半透明的硅胶、PU或PVC，材料的硬度、弹性、顺应性与人体动脉血管相似，使得所述血管模型9的内壁及表面光滑、具有良好弹性与抗撕裂性。

所述血管模型9的主入口通过连接管和第二转接头92与所述蠕动泵2的出口端相连，所述血管模型9的主出口通过连接管和转接头与电磁阀5的入口相连，电磁阀5出口与低压溢流阀6的入口经连接管和转接头相连，低压溢流阀6出口连接到第二温控人造血液槽7中，高压溢流阀8并联到由电磁阀5与低压溢流阀6组成的串联管路中，所述高压溢流阀8的出口连接到第二温控人造血液槽7中。所述低压溢流阀6设置脉搏波动中血压的最低值，所述高压溢流阀8设置脉搏波动中血压的最高值。

所述压力传感器3是贴片式压力传感器，通过粘贴的方式固定在血管模型9的表面，根据实际测试需要，可在血管模型9不同部位的压力点上分别设压力传感器3，以检测血管模型内人造血液的实时血压。

所述电磁阀5与所述脉搏模拟控制系统4通讯连接，接收脉搏模拟控制系统4的通断指令。压力传感器3与所述脉搏模拟控制系统4通讯连接，将测得的实时血压反馈至脉搏模拟控制系统4中。

如图3和4所示：在实际操作过程中，先调整第一温控人造血液槽1和第二温控人造血液槽7的可控加热元件的加热温度，使槽中人造血液温度达到所需值t；开启蠕动泵2，设定人造血液流动速度V，将第一温控人造血液槽1内的人造血液输送至血管模型9的主出口；设定低压溢流阀6中压力值P1，即为模拟脉搏波动中血压的最低值；设定高压溢流阀8中压力值P2，即为模拟脉搏波动中血压的最高值，P2大于P1。首先，开启蠕动泵2，关闭电磁阀5，由于高压溢流阀8的作用使得血管模型9里的压力逐渐增大至P2，血管模型9中的人造血液通过高压溢流阀8流入第二温控人造血液槽7中，通过压力传感器3将测出的信号反馈到脉搏模拟控制系统4，脉搏模拟控制系统4根据程序设定在接收到反馈信号后维持电磁阀5断开T2秒时间，从而使血管模型9内的血压从电磁阀5断开后逐渐增大至P2并保持T4秒时间；脉搏模拟控制系统4随后发送指令控制电磁阀5连通，使低压溢流阀6连接至血管模型9中，由于此时血管模型中的压力超过低压溢流阀6的设定值P1，所以低压溢流阀6打开，所述血管模型9中人造血液通过低压溢流阀6流入第二温控人造血液槽7，使得血管模型9中的血压逐渐降低至P1，当压力传感器3将测出的信号反馈到脉搏模拟控制系统4，脉搏模拟控制系统4根据程序设定在接收到反馈信号后维持电磁阀5连通T1秒时间，从而使血管模型9内的血压从电磁阀5连通后逐渐降低至P1并保持T3秒时间；随后发送指令控制电磁阀5关闭，血管模型9中的血压逐渐升高至P2，由此实现血管模型9中血压在P2至P1之间的周期性变化，周期为T＝T1+T2。

为了实现模拟具有脉搏波动特征的血压，脉搏波动控制系统4根据压力传感器3反馈的信息、采用脉冲宽度调制(PWM)的方式控制电磁阀5的通断，形成图3中电磁阀5的通断与时间关系图，进而形成图4中血管模型9的血压随时间的变化关系，实现模拟人体脉搏波动。

以上所述仅为本新型的较佳的实施例而已，并不用于限制本新型，凡在本新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种采用血管模型模拟人体血液循环的装置，其特征在于：包括第一温控人造血液槽(1)，蠕动泵(2)，压力传感器(3)，脉搏模拟控制系统(4)，电磁阀(5)，低压溢流阀(6)，第二温控人造血液槽(7)，高压溢流阀(8)和血管模型(9)；所述第一温控人造血液槽(1)与所述蠕动泵(2)连接，所述蠕动泵(2)的出口与所述血管模型(9)的主入口连接，所述血管模型(9)的出口通过分别设置有所述低压溢流阀(6)和所述高压溢流阀(8)的并联管路与所述第二温控人造血液槽(7)连接，所述电磁阀(5)被串联在设置有所述低压溢流阀(6)的管路中，所述压力传感器(3)安装在所述血管模型(9)上，所述脉搏模拟控制系统(4)分别与所述压力传感器(3)和所述电磁阀(5)通讯连接。

2.根据权利要求1所述的采用血管模型模拟人体血液循环的装置，其特征在于：所述血管模型(9)的管路能被拆卸并拼装，所述血管模型(9)的各个分支的末端用密封件(90)密封。

3.根据权利要求1所述的采用血管模型模拟人体血液循环的装置，其特征在于：所述血管模型(9)是由多段管路通过转接头连接而成。

4.根据权利要求1所述的采用血管模型模拟人体血液循环的装置，其特征在于：所述血管模型(9)上设置有多个连接口，所述连接口均能通过连接管相互连接。

5.根据权利要求1所述的采用血管模型模拟人体血液循环的装置，其特征在于：所述血管模型(9)是以人体动脉血管的扫描数据为原型，按照1∶1的比例全真模拟人体动脉血管。

6.根据权利要求1所述的采用血管模型模拟人体血液循环的装置，其特征在于：所述压力传感器(3)是贴片式压力传感器，其被粘贴在所述血管模型(9)的表面，以测定不同点上的压力。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的采用血管模型模拟人体血液循环的装置，其特征在于：所述血管模型(9)的制作材料选自透明或半透明的硅胶、PU或PVC。

8.根据权利要求7所述的采用血管模型模拟人体血液循环的装置，其特征在于：所述血管模型(9)的内壁及表面光滑。

9.根据权利要求7所述的采用血管模型模拟人体血液循环的装置，其特征在于：所述血管模型(9)的制作材料的硬度、弹性以及顺应性由人体动脉血管的特性所限定。