JP2019523433A

JP2019523433A - 血管の脈動シミュレーション装置

Info

Publication number: JP2019523433A
Application number: JP2018560056A
Authority: JP
Inventors: イングォンジュン; ワンギュイ; スンウォンチュン
Original assignee: Genoss Co Ltd
Current assignee: Genoss Co Ltd
Priority date: 2016-05-13
Filing date: 2016-05-13
Publication date: 2019-08-22
Also published as: KR20180123692A; CN109074753A; WO2017195920A1; KR102070426B1

Abstract

本発明は血管の脈動シミュレーション装置に関するもので、本発明による血管の脈動シミュレーション装置は駆動系及び循環系で構成される血管の脈動シミュレーション装置において、前記駆動系はカムと、少なくとも一部が圧縮されることができ、第１流体を収容する第１ポケット及び一側は前記カムと接触し、他側は前記第１ポケットと接触することができるように配置されて、前記カムの回転によって直線運動をすることにより前記第１ポケットを圧縮させる従動節とを含み、前記循環系は前記第１ポケットの内部に配置され、少なくとも一部が圧縮されることができ、第２流体を収容する第２ポケットと、前記第２ポケットの内部と互いに連通するように連結され、前記第２ポケットの内部に前記第２流体を流入させるための第１流路と、前記第２ポケットの内部と互いに連通するように設置されて、前記第２ポケットの内部から前記第２流体を流出させるための第２流路と、前記第１流路または前記第２流路上に設置されるチェックバルブとを含むことができる。【選択図】図１

Description

本発明は脈動シミュレーション装置に関するもので、より詳しくは、血管の脈動シミュレーション装置に関するものである。

最近、各種血管疾患が増加するにつれて人工弁、カテーテルなどのような治療用道具に関する研究も活発になっている。従来にはこのような治療用道具を試すために実の人や動物を対象として臨床試験を行ってきた。しかし臨床試験は莫大な費用と時間が必要となるという短所があり、また倫理的な問題によりその試験範囲にたくさんの制約がある。ここにコンピューターを利用してシミュレーションする方法もあるが、これも制限条件が厳しくて実際活用範囲が非常に狭いという短所がある。

前述した問題を解決するために、本発明は実の人体の血管と類似する脈動をシミュレーションすることができる血管の脈動シミュレーション装置を提供することを目的とする。

本発明の他の目的は、それぞれの周期の間所定の形態の脈動を得ることができる血管の脈動シミュレーション装置を提供することにある。

本発明のまた他の目的は、多様な形態の脈動をシミュレーションすることができる血管の脈動シミュレーション装置を提供することにある。

本発明による血管の脈動シミュレーション装置は駆動系及び循環系で構成される血管の脈動シミュレーション装置において、前記駆動系はカムと、少なくとも一部が圧縮されることができ、第１流体を収容する第１ポケット及び一側は前記カムと接触し、他側は前記第１ポケットと接触することができるように配置されて、前記カムの回転によって直線運動をすることにより前記第１ポケットを圧縮させる従動節とを含み、前記循環系は前記第１ポケットの内部に配置され、少なくとも一部が圧縮されることができ、第２流体を収容する第２ポケットと、前記第２ポケットの内部と互いに連通するように連結され、前記第２ポケットの内部に前記第２流体を流入させるための第１流路と、前記第２ポケットの内部と互いに連通するように設置されて、前記第２ポケットの内部から前記第２流体を流出させるための第２流路と、前記第１流路または前記第２流路上に設置されるチェックバルブとを含むことができる。

この時、前記第１流体は液体であってもよい。

また、前記第１ポケットは圧縮部及び加圧部からなり、前記圧縮部は弾性素材からなり、前記従動節の他側と接触することができるように配置され、前記加圧部は前記圧縮部の内部と互いに連通し、前記圧縮部と前記第２ポケットより変形率が小さい素材からなり、前記第２ポケットは前記加圧部の内部に配置されることができる。

また、前記従動節の一側には前記カムと接触するためのローラーが結合されることができる。

また、前記駆動系は前記カムと前記従動節が互いに接触する方向へ前記従動節に力を加えるスプリングをさらに含むことができる。

また、前記第２ポケットは球形に形成されてもよい。

また、前記循環系は前記第２流体の圧力を調節することができる圧力調節機をさらに含むことができる。

本発明による血管の脈動シミュレーション装置は血液に対応する第２流体が収容される第２ポケットが球形に形成されることにより第２ポケットを圧縮させる第１流体が第２ポケットの外部面積にかけて均一に圧力を加えることができるようになってそれぞれの周期の間所定形態の脈動を得ることができる。

また、カムと従動節によって第１流体が収容される第１ポケットを圧縮させ、多様な形状のプロファイルを有するカムを取り替えることにより多様な形態の脈動をシミュレーションすることができる。

本発明の実施例による血管の脈動シミュレーション装置の平面図である。図１のＡ−Ａ`線に沿う断面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施例による血管の脈動シミュレーション装置について詳しく説明する。

図１は本発明の実施例による血管の脈動シミュレーション装置の平面図であり、図２は図１のＡ−Ａ`線に沿う断面図である。

図１によれば、血管の脈動シミュレーション装置は、駆動系１００と循環系２００とで構成される。

駆動系１００はモーター１１０、カム１２０、従動節１３０、スプリング１４０及び第１ポケット１５０を含む。

ここで、モーター１１０はカム１２０を回転させるためのもので、例示的な手段である。従って、カム１２０を回転させることができるものであれば、モーター１１０以外に他の手段が採用されてもよい。

カム１２０は所望の形態の脈動によって多様な形状のプロファイルで形成されることができる。即ち血管の脈動シミュレーション装置全体の設計を変更しなくても単純に互いに異なる形状のプロファイルを有するカム１２０を取り替えることにより多様な形態の脈動をシミュレーションすることができる。

従動節１３０の一端１３１はカム１２０と接触することができるように配置されて、カム１２０の回転運動によって往復直線運動をする。この時、従動節１３０の一端１３１には従動節１３０がカム１２０と接触した状態でより円滑に運動をすることができるようにローラー１３２が結合されることができる。

スプリング１４０はカム１２０と従動節１３０が互いに接触する方向へ従動節１３０に力を加える。従って、従動節１３０はカムの回転運動によって一方向（図１を基準とする時左側方向）に直線運動をした時スプリング１４０によってその反対方向（図１を基準とする時右側方向）に再び直線運動をすることにより結局往復直線運動をすることができるようになる。

ただ、本発明の他の実施例による血管の脈動シミュレーション装置（図示しない）では従動節１３０がカム１２０の回転運動によって一方向に直線運動をした時重力によってその反対方向へ再び直線運動をすることができるように設置されて別途のスプリング１４０が採用されなくてもよい。

第１ポケット１５０の内部には第１流体が収容される。また、第１ポケット１５０は圧縮部１５１、連結部１５２及び加圧部１５３からなる。

圧縮部１５１は従動節１３０の他端１３３と接触することができるように配置される。この時、圧縮部１５１は弾性素材からなってもよい。従って、従動節１３０の往復直線運動によって圧縮と復元を繰り返すことができる。より具体的に、従動節１３０が図１を基準とする時左側方向へ直線運動をする時には圧縮部１５１が圧縮されるように変形され、従動節１３０が図１を基準とする時右側方向へ直線運動をする時には圧縮部１５１が再び復元されるように変形される。

連結部１５２は圧縮部１５１の内部と加圧部１５３の内部が互いに連通されるように連結する。

加圧部１５３の内部には後述する循環系２００の第２ポケット２１０が配置され、第１流体は圧縮部１５１が圧縮される時第２ポケット２１０に圧力を加えて第２ポケット２１０を圧縮させる。この時、加圧部１５３は剛性素材からなってもよい。それによれば、圧縮部１５１が圧縮される時第２ポケット２１０が圧縮される程度より加圧部１５３が膨脹される程度がより大きくなることにより第１流体が第２ポケット２１０を効果的に圧縮させることができなくなる現象を防止することができる。ここで、剛性素材とは、全く変形されない素材という意味ではなく圧縮部１５１や第２ポケット２１０に比べて不十分に変形される素材という意味であって、圧縮部１５１や第２ポケット２１０より変形率が小さい弾性素材を含むことができる。

図１では第１ポケット１５０が圧縮部１５１、連結部１５２及び加圧部１５３で構成されることで示しているが、本発明の他の実施例による血管の脈動シミュレーション装置（図示しない）では、圧縮部１５１、連結部１５２及び加圧部１５３が一つの構成に統合されるようになってもよい。この場合、その構成は従動節１３０の一端１３３と接触することができるように配置されて圧縮と復元を繰り返すと同時にその構成の内部に第２ポケット２１０が配置されることができるように形成される。

一方、循環系２００は第２ポケット２１０、第１流路２２０、第２流路２３０、チェックバルブ２４０、貯油タンク２５０及び圧力調節機２６０を含む。この時、第２ポケット２１０、第１流路２２０、第２流路２３０及び貯油タンク２５０の内部には血液に対応する第２流体が収容されて流動する。

第２ポケット２１０は、前述したように、第１ポケット１５０の加圧部１５３の内部に配置される。この時、第２ポケット２１０は弾性素材からなってもよい。従って、第１流体の加圧によって圧縮と復元を繰り返すことができる。より具体的に、前述したように、従動節１３０が図１を基準とする時、左側方向へ直線運動をする時、圧縮部１５１が圧縮されるように変形されることにより第１流体が第２ポケット２１０に加える圧力が大きくなり、この時第２ポケット２１０が圧縮される。同じく、従動節１３０が図１を基準とする時、右側方向へ直線運動をする時、圧縮部１５１が再び復元されるように変形されることにより第１流体が第２ポケット２１０に加える圧力が小くなり、この時第２ポケット２１０が復元される。

このような第２ポケット２１０は球形に形成されてもよい。それによれば、第１流体が第２ポケット２１０の外部面積全体にかけて比較的均一に圧力を加えることができてそれぞれの周期の間所定形態の脈動を得ることができるという利点がある。

一方、第２ポケット２１０には流入端２１１と流出端２１２が形成される。

第１流路２２０は第２ポケット２１０の流入端２１１と連結され、第１ポケット１５０の内部と第１流路２２０の内部は互いに分離され、第２ポケット２１０の内部と第１流路２２０の内部は互いに連通するように連結される。

同様に、第２流路２３０は第２ポケット２１０の流出端２１２と連結され、第１ポケット１５０の内部と第２流路２３０の内部は互いに分離され、第２ポケット２１０の内部と第２流路２３０の内部は互いに連通するように連結される。

従って、前述したように、第２ポケット２１０が圧縮される時には第２ポケット２１０の内部に収容された第２流体が第２ポケット２１０から流出端２１２を通じて第２流路２３０に流動し、第２ポケット２１０が復元される時には第１流路２２０の内部に収容された第２流体が第１流路２２０から第２ポケット２１０に流動する。

この時、第２流体の逆流を防止するために第１流路２２０や第２流路２３０の中の少なくとも何れか一つの流路上にはチェックバルブ２４０が設置されることができる。チェックバルブ２４０の具体的な構成や原理は公知された通りであるのでその詳細な説明は省略する。

第１流路２２０と第２流路２３０は貯油タンク２５０とそれぞれ連結される。貯油タンク２５０は第２流体を注入して保管しやすくするためのもので、本発明の他の実施例による血管の脈動シミュレーション装置（図示しない）では第１流路２２０と第２流路２３０が互いに直接連結されて別途の貯油タンク２５０が採用されなくてもよい。

圧力調節機２６０は貯油タンク２５０に設置されて第２流体の圧力を調節することができる。それによれば、血管の脈動シミュレーション装置全体の設計を変更しなくても圧力調節機２６０のみで第２流体の圧力を調節することができるので多様な血圧を仮定してシミュレーションすることができる。このような圧力調節機２６０は、図１に示したように、開閉を調節することができる空気排出口が備えられたスポイドのような形態であってもよく、図１に示したのと違って、ピストンの変位を固定させることができる注射器のような形態またはその他公知された他の形態であってもよい。

一方、第１流体は気体であってもよく、液体であってもよい。ただ一般的に温度の変化や外力に対する流体の嵩変形率は気体より液体がより小さいことから第１流体として液体を用いればそのシミュレーションの信頼性をより向上させることができる。また、周期を複数回行うほど第２流体の温度が上昇することができるので、液体の第１流体を冷却水として用いることもできる。それによれば、第２流体の温度が上昇することを防止して第２流体の特性が変わることを防止することによりそのシミュレーションの信頼性をより向上させることができる。

以上で説明され、図面に示した本発明の実施例が本発明の技術的思想を限定するのではない。本発明の保護範囲は特許請求範囲に記載された事項による。一方、本発明の技術分野において通常の技術者であれば本発明の技術的思想を多様に改良するか変更することができる。従って、このような改良や変更は通常の技術者にとって自明である限り本発明の保護範囲に属するとすべきである。

Claims

駆動系及び循環系で構成される血管の脈動シミュレーション装置において、
前記駆動系は、
カムと、
少なくとも一部が圧縮されることができ、第１流体を収容する第１ポケット及び一側は前記カムと接触し、他側は前記第１ポケットと接触することができるように配置されて、前記カムの回転によって直線運動をすることにより前記第１ポケットを圧縮させる従動節とを含み、
前記循環系は、
前記第１ポケットの内部に配置され、少なくとも一部が圧縮されることができ、第２流体を収容する第２ポケットと、
前記第２ポケットの内部と互いに連通するように連結されて、前記第２ポケットの内部に前記第２流体を流入させるための第１流路と、
前記第２ポケットの内部と互いに連通するように設置されて、前記第２ポケットの内部から前記第２流体を流出させるための第２流路と、
前記第１流路または前記第２流路上に設置されるチェックバルブと、を含む血管の脈動シミュレーション装置。
前記第１流体は液体である請求項１に記載の血管の脈動シミュレーション装置。
前記第１ポケットは圧縮部及び加圧部からなり、
前記圧縮部は弾性素材からなり、前記従動節の他側と接触することができるように配置され、
前記加圧部は前記圧縮部の内部と互いに連通され、前記圧縮部と前記第２ポケットより変形率が小さい素材からなり、
前記第２ポケットは前記加圧部の内部に配置される請求項１に記載の血管の脈動シミュレーション装置。
前記従動節の一側には前記カムと接触するためのローラーが結合される請求項１に記載の血管の脈動シミュレーション装置。
前記駆動系は前記カムと前記従動節が互いに接触する方向へ前記従動節に力を加えるスプリングをさらに含む請求項１に記載の血管の脈動シミュレーション装置。
前記第２ポケットは球形に形成される請求項１に記載の血管の脈動シミュレーション装置。
前記循環系は前記第２流体の圧力を調節することができる圧力調節機をさらに含む請求項１に記載の血管の脈動シミュレーション装置。