RU187572U1

RU187572U1 - Device for generating pulsating flows in phantoms of blood vessels

Info

Publication number: RU187572U1
Application number: RU2018144094U
Authority: RU
Inventors: Сергей Владимирович Фролов; Антон Юрьевич Потлов
Priority date: 2018-12-13
Filing date: 2018-12-13
Publication date: 2019-03-12

Abstract

Предлагаемое техническое решение (полезная модель) относится к области научных, медицинских и математических моделей, в частности к устройствам для формирования турбулентных потоков в фантомах кровеносных сосудов, посредством оказания соответствующих воздействий на ламинарные потоки текучей среды, и может быть использовано в медицине и ветеринарии, а также в физике, например, при проведении измерений или испытаний оптических и акустических приборов.The proposed technical solution (utility model) relates to the field of scientific, medical and mathematical models, in particular to devices for the formation of turbulent flows in phantoms of blood vessels, by exerting appropriate effects on laminar flow of a fluid, and can be used in medicine and veterinary medicine, and also in physics, for example, when measuring or testing optical and acoustic instruments.

Технической задачей полезной модели является повышение точности формирования пульсирующих потоков, за счет учета имеющих место в реальных живых объектах частичных пережатий и вибраций стенок кровеносных сосудов.The technical task of the utility model is to increase the accuracy of the formation of pulsating flows, by taking into account the partial clamping and vibration of the walls of blood vessels in real living objects.

Поставленная техническая задача достигается за счет сочетания в разработанном устройстве насоса с регулируемым расходом, двух электромоторов, деформирующих гибкую трубку в разных направлениях на регулируемое количество градусов, через регулируемые интервалы времени и на регулируемые интервалы времени, а также вибромотора, обеспечивающего колебания стенок гибкой трубки с регулируемой амплитудой через регулируемые интервалы времени и на регулируемые интервалы времени, что позволяет имитировать пульсации жидкости в гибких трубках по аналогии с пульсациями кровотока, вызванными работой клапанов сердца. Серия физических экспериментов с полезной моделью устройства для формирования пульсирующих потоков в фантомах кровеносных сосудов показала повышение точности формирования пульсирующих потоков за 34%, что свидетельствует о достижении поставленной задачи.The technical task is achieved by combining in the developed device a pump with an adjustable flow rate, two electric motors that deform the flexible tube in different directions by an adjustable number of degrees, at adjustable time intervals and for adjustable time intervals, as well as a vibration motor that allows the walls of the flexible tube to be oscillated with an adjustable amplitude at adjustable time intervals and at adjustable time intervals, which allows simulating fluid pulsations in flexible tubes similar to the pulsations of blood flow caused by the operation of the heart valves. A series of physical experiments with a useful model of a device for generating pulsating flows in phantoms of blood vessels showed an increase in the accuracy of the formation of pulsating flows for 34%, which indicates the achievement of the task.

Description

Известны три основных направления для практического применения фантомов в медицине и ветеринарии. Использование фантомов является эффективным способом обучения медицинского персонала диагностике тех или иных отклонений в структуре и функциях исследуемого биологического объекта или его отдельной части. Фантомы - безопасное и доступное решение для тестирования и отладки медицинских диагностических систем. Проведение научных исследований, особенно в области фармацевтики требует высокой достоверности получаемых результатов, специальные фантомы позволяют не просто проверить, как протекает та или иная биохимическая реакция, а сделать это в условиях приближенных к реальным.There are three main directions for the practical use of phantoms in medicine and veterinary medicine. The use of phantoms is an effective way to train medical personnel in the diagnosis of various deviations in the structure and functions of the biological object under study or its individual part. Phantoms is a safe and affordable solution for testing and debugging medical diagnostic systems. Conducting scientific research, especially in the field of pharmaceuticals, requires high reliability of the results obtained, special phantoms allow not only to check how a particular biochemical reaction proceeds, but to do it under conditions close to real ones.

По патенту US 8926333 В2, МПК G09B 23/28 и G09B 23/30, опубл. 06.01.2015 г. известны устройство, система и способ для моделирования потоков крови. Устройство для моделирования потоков крови содержит анатомический блок и генератор колебаний специальной формы, причем анатомический блок включает в себя герметичный корпус, предназначенный для воспроизведения анатомических условий в организме человека, а генератор колебаний специальной формы включает в себя насос, способный перекачивать текучую среду через, по меньшей мере, одну линию течения жидкости (трубку для жидкости), таким образом, чтобы форма волны заданная генератором колебаний специальной формы передавалась с течением жидкости. Известны варианты устройства для моделирования потоков крови, в которых: совокупность линий течения жидкости расположена внутри и снаружи анатомического блока; имеется точка бифуркации, способная разбивать каждую линию течения жидкости на две или множество линий течения жидкости, при этом совокупность линий течения жидкости содержит как минимум основную линию течения жидкости и параллельную линию течения жидкости; имеется множество клапанов способных, по меньшей мере, частично перекрывать поток жидкости; множество клапанов включает в себя, по меньшей мере, два пережимных клапана и, по меньшей мере, один пропорциональный клапан; основная линия течения жидкости и параллельная линия течения жидкости включают в себя по одному из, по меньшей мере, двух пережимных клапанов; основная линия течения жидкости включает в себя, по меньшей мере, один пропорциональный клапан; один из, по меньшей мере, двух пережимных клапанов способен динамически модулировать падение давления на пропорциональном клапане; по меньшей мере, один пропорциональный клапан способен модулировать статическое сопротивление колебаниям жидкости в, по меньшей мере, одной линии течения жидкости. Система для моделирования потоков крови содержит: вариант устройства для моделирования потоков крови, резервуар для жидкости, систему управления работой линий течения жидкости, ультразвуковой аппарат и воздушный карман, причем этот карман пересекает все линии течения жидкости на выходе из анатомического блока, таким образом, чтобы скрыть блоки системы для моделирования потоков крови расположенные ниже воздушного кармана от аппарата для ультразвуковых исследований.According to patent US 8926333 B2, IPC G09B 23/28 and G09B 23/30, publ. 01/06/2015, a device, system and method for simulating blood flows are known. A device for modeling blood flows contains an anatomical block and a generator of oscillations of a special shape, the anatomical block including a sealed enclosure designed to reproduce the anatomical conditions in the human body, and a generator of oscillations of a special form includes a pump capable of pumping a fluid through at least at least one line of fluid flow (liquid tube), so that the waveform specified by the oscillator of a special shape is transmitted with the fluid bones. Known variants of a device for simulating blood flow, in which: a set of fluid flow lines is located inside and outside the anatomical block; there is a bifurcation point capable of dividing each fluid flow line into two or many fluid flow lines, while the set of fluid flow lines contains at least a main fluid flow line and a parallel fluid flow line; there are many valves capable of at least partially blocking the fluid flow; a plurality of valves includes at least two pinch valves and at least one proportional valve; a main fluid flow line and a parallel fluid flow line include one of at least two pinch valves; the main fluid flow line includes at least one proportional valve; one of the at least two pinch valves is capable of dynamically modulating the pressure drop across the proportional valve; at least one proportional valve is capable of modulating static resistance to fluid vibrations in at least one fluid flow line. The system for simulating blood flows contains: a variant of a device for simulating blood flows, a fluid reservoir, a fluid flow line management system, an ultrasound device and an air pocket, this pocket intersecting all fluid flow lines at the exit of the anatomical block, so as to hide units of a system for simulating blood flows located below the air pocket from the apparatus for ultrasound examinations.

Устройство и система для моделирования потоков крови предназначены для обучения медицинского персонала проведению ультразвуковых исследований и пониманию связи получаемых при этом структурных изображений и доплеровских картограмм с формой потока крови, т.е. устройство предназначено для образовательных целей. Техническим результатом использования устройства и системы для моделирования потоков крови является разнообразие возможных вариантов потоков в линиях течения жидкости.The device and system for modeling blood flows are intended for training medical personnel in conducting ultrasound examinations and understanding the relationship of the resulting structural images and Doppler cartograms with the shape of the blood stream, i.e. The device is intended for educational purposes. The technical result of using a device and system for modeling blood flows is the variety of possible flow options in the fluid flow lines.

Недостатком устройства и системы для моделирования потоков крови является низкая точность формирования пульсирующих потоков, вызванная отсутствием блоков или элементов позволяющих имитировать имеющие место в реальных живых объектах частичные пережатия (деформации) и вибрации стенок кровеносных сосудов, которые возникают в результате физической активности, рабочей деятельности, проблем с тонусом сосудов и т.п.The disadvantage of the device and system for modeling blood flows is the low accuracy of the formation of pulsating flows, due to the absence of blocks or elements that allow simulating partial clamping (deformation) and vibration of the walls of blood vessels that occur as a result of physical activity, work, problems with vascular tone, etc.

По патенту CN 101974405 А, МПК С12 M1/00, С12 M1/36, С12М 1/34 и C12N 5/071, опубл. 16.02.2011 г. известно устройство для моделирования кровотока содержащее: резервуар для жидкости, перистальтический насос, камеру для моделирования и обратный клапан последовательно соединенные друг с другом в замкнутый контур с проточным каналом, причем камера для моделирования может иметь форму кровеносного сосуда размещенного в, по меньшей мере, одном герметичном эластичном мешке со стенкой имеющей два воздушных мешка, эти воздушные мешки соединены друг с другом трубкой с электромагнитными клапанами, дополнительная трубка соединяет одну из камер с вакуумным насосом, часть камеры для моделирования в форме кровеносного сосуда выполнена из эластомерного материала, а эластичный мешок из мембранного материала. Известны варианты устройства, в которых: дополнительно содержится датчик давления и датчика потока, необходимые для сбора информации о давлении потока и расходе жидкости, и использовании этой информации при управлении работой устройства; часть камеры для моделирования в форме кровеносного сосуда изготавливается с использованием технологий тканевой инженерии и представляет собой совокупность эндотелиальных клеток и клеток гладкой мускулатуры.According to the patent CN 101974405 A, IPC C12 M1 / 00, C12 M1 / 36, C12M 1/34 and C12N 5/071, publ. 02.16.2011, a device for simulating blood flow is known comprising: a fluid reservoir, a peristaltic pump, a simulation chamber and a check valve connected in series with each other in a closed circuit with a flow channel, the simulation chamber may be in the form of a blood vessel placed in at least one sealed elastic bag with a wall having two air bags, these air bags are connected to each other by a tube with electromagnetic valves, an additional tube connects one y of the chambers to a vacuum pump, the chamber for the simulation in the form of a blood vessel is made of elastomeric material and a flexible bag made of membrane material. Known device variants in which: additionally contains a pressure sensor and a flow sensor, necessary to collect information about the flow pressure and fluid flow, and the use of this information to control the operation of the device; the part of the blood vessel-shaped simulation chamber is manufactured using tissue engineering technologies and is a combination of endothelial cells and smooth muscle cells.

Устройство для моделирования кровотока предназначено для научных целей, в первую очередь связанных с проведением исследований в области тканевой инженерией и культивирования живых клеток стенок кровеносных сосудов в условиях приближенных к физиологическим. Техническим результатом использования устройства для моделирования кровотока является имитация воздействия крови на стенки кровеносного сосуда.The device for modeling blood flow is intended for scientific purposes, primarily related to conducting research in the field of tissue engineering and the cultivation of living cells of the walls of blood vessels in conditions close to physiological. The technical result of using a device for modeling blood flow is to simulate the effect of blood on the walls of a blood vessel.

Недостатком устройства для моделирования кровотока является низкая точность формирования пульсирующих потоков, вызванная отсутствием блоков или элементов позволяющих имитировать вибрации стенок кровеносных сосудов, которые возникают в результате физической активности, рабочей деятельности, проблем с тонусом сосудов и т.п.The disadvantage of the device for modeling blood flow is the low accuracy of the formation of pulsating flows caused by the absence of blocks or elements that can simulate the vibrations of the walls of blood vessels that arise as a result of physical activity, work activity, problems with vascular tone, etc.

По патенту CN 103805511 А, МПК С12М 3/00, С12М 1/00 и G01N 33/68, опубл. 21.05.2014 г. известно микрогидродинамическое устройство для моделирования артерий и артериального кровотока с возможностью непосредственного наблюдения за ними, содержащее четыре прозрачных элемента: блок микроканалов для микропотоков, эластичную мембрану для этих каналов, блок формирования отрицательного давления и покровное стекло, причем эластичная мембрана, блок формирования отрицательного давления и покровное стекло последовательно уложены друг на друга, каждый микроканал в блоке микроканалов снабжен впускными и выпускными отверстиями для жидкости, эти отверстия позволяет микроканалам сообщаться с внешним пространством, блок формирования отрицательного давления сконструирован с полыми канавками таким образом, чтобы деформировать эластичную мембрану, которая в свою очередь деформирует стенки микроканалов. Известны варианты микрогидродинамического устройства для моделирования артерий и артериального кровотока с возможностью непосредственного наблюдения за ними в которых: эластичная мембрана, блок формирования отрицательного давления и покровное стекло последовательно соединены с использованием технологии плазменного оксидирования; впускные и выпускные отверстия для жидкости адаптированы для подключения полиэтиленовых трубок; впускные и выпускные отверстия для жидкости представляют собой круглые отверстия диаметром 0.5 мм; эластичная мембрана, блок формирования отрицательного давления и блок микроканалов для микропотоков выполнены из полидиметилсилоксанового материала; на стенки микроканалов нанесены специальные биологически активные вещества.According to the patent CN 103805511 A, IPC С12М 3/00, С12М 1/00 and G01N 33/68, publ. 05/21/2014, a microhydrodynamic device for modeling arteries and arterial blood flow with the possibility of direct observation of them is known, containing four transparent elements: a block of microchannels for microflows, an elastic membrane for these channels, a unit for forming negative pressure and a cover glass, moreover, an elastic membrane, a block negative pressure formation and the coverslip are successively stacked on top of each other, each microchannel in the microchannel block is equipped with inlet and outlet bores tures fluid microchannels allows these holes communicate with the outside, the negative pressure generation unit is constructed with a hollow grooves so as to deform the elastic membrane, which in turn deforms the microchannel wall. Known variants of a microhydrodynamic device for modeling arteries and arterial blood flow with the possibility of direct observation of them in which: an elastic membrane, a negative pressure generation unit and a cover glass are connected in series using plasma oxidation technology; fluid inlets and outlets are adapted for connecting polyethylene pipes; fluid inlet and outlet openings are round holes with a diameter of 0.5 mm; the elastic membrane, the negative pressure forming unit and the microchannel unit for micro-flows are made of polydimethylsiloxane material; special biologically active substances are applied to the walls of the microchannels.

Микрогидродинамическое устройство для моделирования артерий и артериального кровотока с возможностью непосредственного наблюдения за ними предназначено для фармацевтических исследований в области патогенеза сосудистых заболеваний и скрининга лекарственных веществ биологическими наборами для их обнаружения. Техническим результатом использования устройства является имитация условий артериального кровотока для изучения биохимических процессов в сосудах.A microhydrodynamic device for modeling arteries and arterial blood flow with the possibility of direct observation of them is intended for pharmaceutical research in the field of pathogenesis of vascular diseases and screening of medicinal substances with biological kits for their detection. The technical result of using the device is to simulate the conditions of arterial blood flow to study the biochemical processes in the vessels.

Недостатком микрогидродинамического устройства для моделирования артерий и артериального кровотока с возможностью непосредственного наблюдения за ними является низкая точность формирования пульсирующих потоков, вызванная отсутствием блоков или элементов позволяющих имитировать вибрации стенок кровеносных сосудов, которые возникают в результате физической активности, рабочей деятельности, проблем с тонусом сосудов и т.п.The disadvantage of a microhydrodynamic device for modeling arteries and arterial blood flow with the possibility of direct observation of them is the low accuracy of the formation of pulsating flows caused by the absence of blocks or elements that can simulate the vibration of the walls of blood vessels that arise as a result of physical activity, work activity, problems with vascular tone, etc. .P.

Ближайшим аналогом (прототипом) разработанной полезной модели является устройство для моделирования динамически изменяющегося пульса (US 8241042 В2, МПК G09B 23/28, опубл. 14.08.2012 г. ), содержащее: исполнительный механизм с валом, неподвижную основу, расположенную на заданном расстоянии от исполнительного механизма и гибкую трубку, первый конец которой сочленен с валом, а второй с неподвижной основой, причем исполнительный механизм сконструирован таким образом, чтобы вращать вал и вместе с ним скручивать часть гибкой трубки, а затем позволять ей вернуться к первоначальному положению. Известны варианты устройства для моделирования динамически изменяющегося пульса, в которых: исполнительный механизм соединен с блоком управления вращением вала и, соответственно, деформацией трубки; блок управления представляет собой контроллер, выполненный с возможностью управления углом, продолжительностью и скоростью вращения вала; исполнительный механизм представляет собой электромотор или роторный шаговый электродвигатель; диапазон вращения вала составляет от 45 до 315 градусов.The closest analogue (prototype) of the developed utility model is a device for simulating a dynamically changing pulse (US 8241042 B2, IPC G09B 23/28, published on 08/14/2012), comprising: an actuator with a shaft, a fixed base, located at a given distance from an actuator and a flexible tube, the first end of which is articulated with the shaft, and the second with a fixed base, and the actuator is designed to rotate the shaft and twist a part of the flexible tube with it, and then allow it to return go to the original position. Known variants of a device for simulating a dynamically changing pulse, in which: the actuator is connected to a control unit for the rotation of the shaft and, accordingly, the deformation of the tube; the control unit is a controller configured to control the angle, duration and speed of rotation of the shaft; the actuator is an electric motor or rotary stepper motor; the shaft rotation range is from 45 to 315 degrees.

Устройство для моделирования динамически изменяющегося пульса предназначено для нужд тестирования работоспособности медицинской техники, в первую очередь прикроватных мониторов. Техническим результатом использования устройства является снижение стоимости и габаритов имитатора динамически изменяющегося пульса.A device for simulating a dynamically changing pulse is designed for the needs of testing the performance of medical equipment, primarily bedside monitors. The technical result of using the device is to reduce the cost and dimensions of a simulator of a dynamically changing pulse.

Недостатком устройства для моделирования динамически изменяющегося пульса является низкая точность формирования пульсирующих потоков, вызванная отсутствием блоков или элементов позволяющих имитировать вибрации стенок кровеносных сосудов, которые возникают в результате физической активности, рабочей деятельности, проблем с тонусом сосудов и т.п.The disadvantage of a device for simulating a dynamically changing pulse is the low accuracy of the formation of pulsating flows caused by the absence of blocks or elements that can simulate the vibrations of the walls of blood vessels that arise as a result of physical activity, work activity, problems with vascular tone, etc.

Поставленная техническая задача достигается тем, что в устройстве для формирования пульсирующих потоков в фантомах кровеносных сосудов, так же, как и в устройстве, которое является ближайшим аналогом, содержатся электромотор с валом, неподвижная основа, расположенная на заданном расстоянии от электромотора, гибкая трубка, сочлененная с валом, причем электромотор соединен с блоком управления, который выполнен с возможностью управления углом, продолжительностью и скоростью вращения вала, электромотор сконструирован таким образом, чтобы вращать вал и вместе с ним скручивать часть гибкой трубки, а затем позволять ей вернуться к первоначальному положению.The stated technical problem is achieved by the fact that in the device for generating pulsating flows in the phantoms of blood vessels, as well as in the device, which is the closest analogue, there is an electric motor with a shaft, a fixed base located at a given distance from the electric motor, a flexible tube, articulated with the shaft, and the electric motor is connected to the control unit, which is configured to control the angle, duration and speed of rotation of the shaft, the electric motor is designed so that rotate the shaft and twist part of the flexible tube with it, and then allow it to return to its original position.

Новым в разработанном устройстве для формирования пульсирующих потоков в фантомах кровеносных сосудов является то, что на концах гибкой трубки имеются впускной и выпускной клапаны, впускной клапан посредством участка гибкой трубки гидравлически связан с насосом с регулируемым потоком, который сконфигурирован таким образом, чтобы сформировать ламинарный поток жидкости, насос с регулируемым входным потоком электрически связан с блоком управления, участок гибкой трубки с ламинарным потоком последовательно жестко сочленен с валом первого электромотора, эксцентриком вибромотора и валом второго электромотора, причем первый электромотор сконструирован таким образом, чтобы его вал двигался по часовой стрелке, а второй электромотор сконструирован таким образом, чтобы его вал двигался против часовой стрелки, первый электромотор, вибромотор и второй электромотор электрически связаны с блоком управления, участок гибкой трубки после жесткого сочленения с валом второго электромотора гидравлически связан с выходным клапаном, блок управления сконфигурирован таким образом, чтобы варьировать характеристики ламинарного потока в участке гибкой трубки после насоса с регулируемым потоком, но до места жесткого сочленения этой трубки с валом первого электромотора, и варьировать характеристики турбулентного потока в участке гибкой трубки после места ее жесткого сочленения с валом первого электромотора, причем для управления характеристиками турбулентного потока, и обеспечения его пульсирующей формы, блок управления также электрически связан с ультразвуковым расходомером, который бесконтактно контролирует поток в участке гибкой трубки после места жесткого сочленения этой трубки с валом второго электромотора до выпускного клапана.New in the developed device for the formation of pulsating flows in the phantoms of blood vessels is the fact that at the ends of the flexible tube there are inlet and outlet valves, the inlet valve is hydraulically connected through the flexible tube section to a variable flow pump, which is configured to form a laminar fluid flow , a pump with a controlled input stream is electrically connected to the control unit, a portion of a flexible tube with a laminar flow is successively rigidly coupled to the shaft of the first of the electric motor, the eccentric of the vibromotor and the shaft of the second electric motor, the first electric motor being designed so that its shaft moves clockwise, and the second electric motor is designed so that its shaft moves counterclockwise, the first electric motor, vibromotor and second electric motor are electrically connected to the control unit, the portion of the flexible tube after a hard joint with the shaft of the second electric motor is hydraulically connected to the outlet valve, the control unit is configured in such a way to vary the characteristics of the laminar flow in the portion of the flexible tube after the variable flow pump, but to the place of rigid articulation of this tube with the shaft of the first electric motor, and to vary the characteristics of the turbulent flow in the portion of the flexible tube after the place of its rigid articulation with the shaft of the first electric motor, and to control the characteristics turbulent flow, and ensuring its pulsating form, the control unit is also electrically connected to an ultrasonic flow meter, which non-contact controls approx a portion of the flexible tube after the place of articulation of the rigid tube with the shaft of the second motor to the outlet valve.

На фиг. 1 представлена схема устройства для формирования пульсирующих потоков в фантомах кровеносных сосудов в соответствии с формулой полезной модели. Перечень элементов на этой фигуре: 1 - впускной клапан, 2 - насос с регулируемым потоком, 3 - гибкая трубка, 4 - электромотор для деформаций гибкой трубки по ходу часовой стрелке, 5 - вибромотор, 6 - электромотор для деформаций гибкой трубки против хода часовой стрелки, 7 - ультразвуковой расходомер, 8 - выпускной клапан, 9 - блок управления работой устройства, 10 - источник питания.In FIG. 1 is a diagram of a device for generating pulsating flows in phantoms of blood vessels in accordance with the formula of a utility model. The list of elements in this figure: 1 - inlet valve, 2 - variable flow pump, 3 - flexible tube, 4 - electric motor for flexible tube deformations clockwise, 5 - vibromotor, 6 - electric motor for flexible tube deformations counterclockwise 7 — an ultrasonic flow meter; 8 — an exhaust valve; 9 — a device operation control unit; 10 — a power source.

На фиг. 2 представлена обобщенная схема места полезной модели в экспериментах с фантомами кровеносных сосудов. Перечень элементов на этой фигуре: А - емкость с кровеимитирующей жидкостью, Б - устройство для формирования пульсирующих потоков в фантомах кровеносных сосудов, В - фантом кровеносного сосуда в толще тканеиммитатора, Г - подставка для фиксации фантома кровеносного сосуда, Д - емкость для отработанной кровеимитирующей жидкости.In FIG. Figure 2 presents a generalized diagram of the location of a utility model in experiments with phantoms of blood vessels. The list of elements in this figure: A is a container with a blood-simulating fluid, B is a device for generating pulsating flows in phantoms of blood vessels, C is a phantom of a blood vessel in the thickness of a tissue simulator, G is a stand for fixing a phantom of a blood vessel, D is a container for waste blood-simulating fluid .

Для удобства понимания принципа работы полезной модели, рассмотрим схемы по фиг. 1 и фиг. 2 совместно. В ситуациях, когда возникает необходимость формирования пульсирующего потока в тканеимитирующем фантоме, содержащем в своем составе полые модели кровеносных сосудов, этот фантом фиксируется в специальной подставке. Полая модель кровеносного сосуда одним своим концом с помощью гибкой трубки соединяется с выходным клапаном разработанной полезной модели устройства для формирования пульсирующих потоков в фантомах кровеносных сосудов. Второй конец полой модели кровеносного сосуда с помощью другой гибкой трубки соединяется с емкостью для отработанной кровеимитирующей жидкости. Входной клапан разработанной полезной модели устройства для формирования пульсирующих потоков в фантомах кровеносных сосудов с помощью еще одной гибкой трубки соединяется с емкостью, в которой имеется достаточный запас кровеимитирующей жидкости. Производится включение блока управления полезной модели устройства для формирования пульсирующих потоков в фантомах кровеносных сосудов. Запускается насос с регулируемым потоком, который обеспечивает прокачку кровеимитирующей жидкости через гибкую трубку из емкости с кровеимитирующей жидкостью в виде ламинарного потока. Комбинация из также запустившихся электромотора для регулируемых деформаций гибкой трубки по ходу часовой стрелке, вибромотора для формирования регулируемых вибраций стенок гибкой трубки и электромотора для регулируемых деформаций гибкой трубки против хода часовой стрелки обеспечивает трансформацию ламинарного потока кровеимитирующей жидкости в гибкой трубке в турбулентный поток. Ультразвуковой расходомер бесконтактно контролирует поток перед выпускным клапаном. В случае если характеристики потока нуждаются в корректировке блок управления посылает электрические сигналы насосу с регулируемым расходом, электромоторам для деформаций гибкой трубки и вибромотору для динамического изменения параметров их работы. Турбулентный поток через выходной клапан и гибкую трубку доставляется в полые модели кровеносных сосудов в составе тканеимитирующего фантома, проходит сквозь них и через еще одну гибкую трубку вытекает в емкость для отработанной кровеимитирующей жидкости.For the convenience of understanding the principle of operation of the utility model, we consider the schemes of FIG. 1 and FIG. 2 together. In situations where there is a need for the formation of a pulsating flow in a tissue-simulating phantom containing hollow models of blood vessels, this phantom is fixed in a special stand. A hollow model of a blood vessel at one end connects with a flexible tube to the outlet valve of the developed utility model of a device for generating pulsating flows in phantoms of blood vessels. The second end of the hollow model of a blood vessel using another flexible tube is connected to a container for waste hemitic fluid. The inlet valve of the developed utility model of the device for generating pulsating flows in phantoms of blood vessels with the help of another flexible tube is connected to a container in which there is a sufficient supply of hemitic fluid. The control unit of the utility model of the device for generating pulsating flows in phantoms of blood vessels is turned on. A variable flow pump is started, which provides the pumping of a hemitizing fluid through a flexible tube from a container with a hemitizing fluid in the form of a laminar flow. The combination of an electromotor for controlled deformations of the flexible tube clockwise, a vibration motor for generating controlled vibrations of the walls of the flexible tube and an electric motor for adjustable deformations of the flexible tube counterclockwise also transforms the laminar flow of hemitating fluid in the flexible tube into a turbulent flow. An ultrasonic flow meter non-contact controls the flow in front of the exhaust valve. If the flow characteristics need to be adjusted, the control unit sends electrical signals to the pump with an adjustable flow rate, to electric motors for flexible tube deformations, and to a vibration motor for dynamically changing their operation parameters. The turbulent flow through the outlet valve and the flexible tube is delivered to the hollow blood vessel models as part of a tissue-simulating phantom, passes through them and through another flexible tube flows into the waste blood-simulating fluid reservoir.

Важно отметить, что сочетание насоса с регулируемым расходом, двух электромоторов, деформирующих гибкую трубку в разных направлениях на регулируемое количество градусов, через регулируемые интервалы времени и на регулируемые интервалы времени, а также вибромотора, обеспечивающего колебания стенок гибкой трубки с регулируемой амплитудой через регулируемые интервалы времени и на регулируемые интервалы времени позволяет имитировать пульсации жидкости в гибких трубках по аналогии с пульсациями кровотока, вызванными работой клапанов сердца. Например, гибкая трубка может быть пережатой (посредством деформации на 300 градусов) основную продолжительность времени, а каждые 0.9 секунду на 0.1 секунды разжиматься имитируя раскрытие митрального клапана сердца, такое действие может сопровождаться заданным уровнем вибраций стенок гибкой трубки и частичным ее пережатием в другом месте (например, деформация на 100 градусов, как имитация неполной проходимости сосуда).It is important to note that the combination of a pump with an adjustable flow rate, two electric motors that deform a flexible tube in different directions by an adjustable number of degrees, at adjustable time intervals and at adjustable time intervals, as well as a vibration motor that provides vibrations of the walls of a flexible tube with an adjustable amplitude at adjustable time intervals and at adjustable time intervals allows simulating fluid pulsations in flexible tubes by analogy with pulsations of blood flow caused by the operation of valves with rdtsa. For example, a flexible tube can be pinched (through deformation by 300 degrees) for the main duration of time, and every 0.9 second it can be unclenched for 0.1 second simulating the opening of the mitral valve of the heart, such an action may be accompanied by a given level of vibration of the walls of the flexible tube and its partial compression in another place ( for example, a deformation of 100 degrees, as an imitation of incomplete patency of a vessel).

Серия физических экспериментов с устройством для формирования пульсирующих потоков в фантомах кровеносных сосудов показала повышение точности формирования пульсирующих потоков за 34%, что свидетельствует о достижении поставленной задачи.A series of physical experiments with a device for generating pulsating flows in phantoms of blood vessels showed an increase in the accuracy of the formation of pulsating flows for 34%, which indicates the achievement of the task.

Предлагаемое устройство для формирования пульсирующих потоков в фантомах кровеносных сосудов может использоваться совместно с фантомами оптических и механических свойств мягких биологических тканей, а также устройствами эндоскопической оптической когерентной томографии, эндоскопических ультразвуковых исследований и инвазивного измерения параметров кровотока для обучения медицинского персонала работе с современными методами медицинской диагностики и визуализации, а также для разработки, тестирования и отладки медицинских диагностических систем и промышленных систем неразрушающего контроля, предназначенных для оценки параметров потоков.The proposed device for the formation of pulsating flows in phantoms of blood vessels can be used in conjunction with the phantoms of the optical and mechanical properties of soft biological tissues, as well as devices for endoscopic optical coherence tomography, endoscopic ultrasound examinations and invasive measurement of blood flow parameters to train medical personnel in working with modern methods of medical diagnostics and visualization, as well as for the development, testing and debugging of medical diagnostics osticheskih systems and industrial nondestructive inspection systems for assessing parameters of flows.

Claims

A device for generating pulsating flows in phantoms of blood vessels, comprising an electric motor with a shaft, a fixed base located at a predetermined distance from the electric motor, a flexible tube articulated with the shaft, the electric motor being connected to a control unit that is configured to control the angle, duration and speed of rotation shaft, the electric motor is designed in such a way as to rotate the shaft and twist part of the flexible tube with it, and then allow it to return to its original position, characterized in that at the ends of the flexible tube there are inlet and outlet valves, the inlet valve is hydraulically connected to the variable flow pump by means of the flexible tube section, which is configured to form a laminar fluid flow, the variable inlet pump is electrically connected to the control unit, a portion of a flexible tube with a laminar flow is successively rigidly coupled to the shaft of the first electric motor, the eccentric of the vibromotor and the shaft of the second electric motor, the first electric the torus is designed so that its shaft moves clockwise, and the second electric motor is designed so that its shaft moves counterclockwise, the first electric motor, the vibromotor and the second electric motor are electrically connected to the control unit, a portion of the flexible tube after a rigid joint with the shaft of the second of the electric motor is hydraulically connected to the outlet valve, the control unit is configured to vary the characteristics of the laminar flow in the area of the flexible tube after the pump with adjustable flow, but to the place of rigid articulation of this tube with the shaft of the first electric motor, and vary the characteristics of the turbulent flow in the portion of the flexible tube after the place of its rigid articulation with the shaft of the first electric motor, and to control the characteristics of the turbulent flow and ensure its pulsating shape, the control unit also electrically connected to an ultrasonic flow meter, which noncontactly controls the flow in the area of the flexible tube after the place of rigid articulation of this tube with the shaft of the second electromot ra to the outlet valve.