TW201043191A - Blood flow simulation system - Google Patents

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201043191 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 [0001] 本發明係有關於一種模擬系 擬系統。 統 特別是指-種血流模 [0002] Ο Ο 098119843 [先前技術3 隨著國民所得持續提高、人〇会 技之引進等因素下，民眾Sf 構㈣化、新醫療科 ，也因此帶動了相關醫藥衛生㈣保健之需求逐年增加 家醫療保健器材產業之成長潛力相=，其中尤以居 一直是國人十大死因之一，並 /主意》尚血壓 '使單且，：= = : = 血壓ΓΓ高血壓的居家必心 血壓⑻如“⑽ure，BP)以及轉波开〜 估心臟功能的指標，生理上有許多反應=血 壓及血壓波形的變化。現今，，壓計的氣;= 裝置，利用電動幫浦連續域及他的方法，當充氣達 到預定的壓力時則微處理機控制電動幫浦出氣量使 氣囊内減量等於充氣量，則可保持氣囊内壓力怪定於 一低壓壓力，進而量取連續血壓訊號。 、 目前：般常見的自動血壓量測裝置均是以震細基 礎’而先則針對以震盈法為基礎的自動灰壓量測裝置的 校正裝置均是以缝調控系統直接調控氣囊的壓力變化 ’以進行校正。如此的校正裝置，只能校正儀器之壓力 感測器、f子線路等，而無法校正人體肌肉、血管特性 '以及氣囊效應的影響。即血麼量測系統之校正並無法 以非侵入式之標準血壓量測方式校正，因為一 表單編號删1 S 3頁/共20 κ 0982033763-0 201043191 式之標準血壓量測方式為非連續的量測方式，在校正上 產生時間點無法對正的問題。同時，一般侵入式校正之 方式無法隨意控制測試的條件。另一方面則是氣囊壓力 控制機制啟動後，所造成的相對血壓波形改變的補償機 制，在無法校正資訊下亦無法進行。 因此，本發明即在針對上述問題而提出一種血流模擬 系統，其利用與人體相近的假體，裝置與人體血管特性 相近的模擬血管，再利用幫浦與水槽構成一密閉之管路 以模擬人體之血管迴路。則可以調控血管特性、血流特 性以及人體肌肉的特牲，讓血壓量測之校正更精密、更 逼真。如此，不僅可改善上述習用缺點，又可增加血壓 校正的精密度，以解決上述問題。 【發明内容】 [0003] 本發明之目的之一，在於提供一種血流模擬系統，其 利用一第一容器、一假體與一第二容器模擬人體之血管 迴路，以有效模擬血管特性、血流特性以及人體肌肉的 特性，而提供實驗的方便性。 本發明之目的之一，在於提供一種血流模擬系統，其 可提供不同的收縮壓與舒張壓以及基礎血壓波形，以供 各種非侵入式血壓測量系統研究或校正血壓量測裝置。 本發明之目的之一，在於提供一種血流模擬系統，其 因不同的需求更換不同特性的人工血管，如此可產生與 實際人體測試接近的校正情境。 本發明之血流模擬系統，其包含有一第一容器、一假 體與一第二容器。第一容器用以容置一液體；假體用以 098119843 表單編號A0101 第4頁/共20頁 0982033763-0 201043191 傳輸該液體；第二容器容置假體輸出之液體，並輸送液 體經假體至第一容器。如此，本發明利用第一容器、假 體與第二容器模擬人體之血管迴路，以有效模擬血管特 性、血流特性以及人體肌肉的特性，而提供實驗的方便 性。其中，本發明之第一容器與第二容器包含一殼體與 一緩衝結構。殼體用以容置液體，緩衝結構設置於該殼 體内，以緩衝液體。 再者，本發明之血流模擬系統更包含一第一壓力調整 單元、一第二壓力調整單元與一控制單元。第一壓力調 〇 整單元，設置於第一容器與假體之間，第一壓力調整單 , 元依據一第一壓力值而輸送液體；第二壓力調整單元設 置於假體與第二容器之間，第二壓力調整單元依據一第 二壓力值而輸出液體；控制單元連接第一壓力調整單元 與第二壓力調整單元，而控制第一壓力值與第二壓力值 的大小。如此，本發明可提供不同的收縮壓與舒張壓以 及基礎血壓波形，以供各種非侵入式血壓測量系統研究 或校正血壓量測裝置。 ^ 又，本發明之血流模擬系統更包含複數壓力感測器， 該些壓力感測器分別感測第一壓力值與第二壓力值，而 產生一第一感測訊號與一第二感測訊號，並傳送第一感 測訊號與第二感測訊號至控制單元。再者，本發明之血 流模擬系統更包含一流量感測器，流量感測器感測假體 内之一流量，產生一第三感測訊號，並傳送第三感測訊 號至控制單元。如此，可校正血壓量測裝置。 【實施方式】 [0004] 茲為使貴審查委員對本發明之技術特徵及所達成之 098119843 表單編號A0101 第5頁/共20頁 0982033763-0 201043191 功效更有進一步之瞭解與認識，謹佐以較佳之實施例圖 及配合詳細之說明，說明如後： 首先，請參閱第一圖與第二圖，係為本發明之一較佳 實施例之血流模擬系統的方塊圖與結構示意圖。如圖所 示，本發明之血流模擬系統包含一第一容器10、一假體 12與一第二容器14。第一容器10用以容置一液體，於此 實施例中，本發明之液體係選用水模擬血流，但並不侷 限使用水，亦可使用其他液體。假體12係用以傳輸液體 ，第二容器14容置假體12輸出之液體，並輸送液體經假 體12至第一容器10。即假體12包含一第一人工血管120 、一第二人工血管122與一接觸部124。第一人工血管 120之一端連接第一容器10，第一人工血管120之另一端 連接第二容器14，以從第一容器10傳送液體至第二容器 14，第二人工血管122之一端連接第一容器10，第二人工 血管122之另一端連接第二容器14，以從第二容器14傳送 液體至第一容器10，接觸部124用以包覆第一人工血管 120與第二人工血管122。如此，本發明係藉由第一人工 血管120與第二人工血管122連接於第一容器10與第二容 器14之間，而模擬人體之血管迴路，並且第一容器10與 第二容器14為一氣密式容器，而本發明藉由控制第一容 器10與第二容器14内部的壓力，以有效模擬血管特性與 血流特性，而提供實驗的方便性，並可提供基礎血壓波 形，以供各種非侵入式血壓測量系統研究。 其中，第一人工血管120與第二人工血管122為一橡膠 軟管或一高分子聚合物軟管。而本發明之接觸部124為一 矽膠或一凝膠，以模擬人體肌肉的特性。此外，本發明 098119843 表單編號A0101 第6頁/共20頁 0982033763-0 201043191 之第一人工血管120與第二人工血管122可因不同的需求 更換不同特性的人工血管，如此可產生與實際人體測試 接近的校正情境。 此外，本發明之血流模擬系統更包含一支撐件126， 穿設於該假體12，用以支撐假體12，以模擬人體之骨骼 支撐肌肉。 Ο 請一併參閱第三圖，係本發明之一較佳實施例之第一 容器的結構示’意圖。如圖所示，本發明之第一容器10包 含一殼體100與一緩衝結構102。殼體100用來容置液體 ，緩衝結構102設置於殼體100内，以緩衝液體，即第一 容器1 0藉由緩衝結構102而使第一容器1 0分成一進水區 104、一緩衝區106與一出水區108。第一容器10由第二 人工血管122將液體灌入進水區104，緩衝區106緩衝液 體，以減少液體由進水區回流的影響，出水區108係將液 體流入第一人工血管120。 ο 其中，緩衝結構106包含一第一隔板1 060與一第二隔 板1 062。第一隔板1 060設置於殼體100内，並位於殼體 100内之底部；第二隔板1 062設置於殼體100内，並位於 殼體100内之頂部，且第一隔板1060與第二隔板1 062相 隔一距離。如此，第一容器10之進水區104的液體由第一 隔板1 060之上方進入緩衝區106，緩衝區106之液體再經 由第二隔板1 062之下方進入出水區108，以達到緩衝液體 ，而減少液體由進水區回流的影響。 此外，本發明之第一容器10更包含一壓力產生單元 110。壓力產生單元110連接殼體100，以提供一壓力至 098119843 殼體100，如此，本發明可藉由壓力產生單元110而改變 表單編號Α0101 第7頁/共20頁 0982033763-0 201043191 第一容器ίο的壓力大小，再者，本發明之血液模擬系統 更包含一控制單元20。控制單元20耦接壓力產生單元110 以控制壓力產生單元110產生之壓力的大小，其中，壓力 產生單元110為一氣壓產生單元，以提供氣壓至第一容器 10。同理，第二容器14的結構與第一容器相同，故此不 再多加喿述。 請參閱第四圖與第五圖，係為本發明之另一較佳實施 例之jk流模擬系統的方塊圖與結構示意圖。如圖所示， 本實施例與第一圖及第二圖之實施例不同之處，在於本 實施例之血流模擬系統更包含一第一壓力調整單元30與 一第二壓力調整單元32。第一壓力調整單元30，設置於 第一容器10與假體12之間，第一壓力調整單元30依據一 第一壓力值而輸送液體，控制單元20連接第一壓力調整 單元30，而控制第一壓力值，即本發明藉由控制單元20 控制第一壓力調整單元30之第一壓力值，而達到控制血 流模擬系統之收縮壓。 此外，第一壓力調整單元30包含一幫浦300與一閥 302。幫浦300連接第一容器10，並依據第一壓力值而輸 送液體至假體12，即本發明利用幫浦300對液體的出水量 來達到控制收縮壓的大小，閥302連接幫浦300，並受控 於控制單元20，即控制單元19，並經由不同時間的開關 順序與時間來控制幫浦300以及閥302，以達到模擬血壓 波形，其控制流程係先導通幫浦300，經過一段時間等待 液體的壓力上升之後，控制單元20導通閥302讓液體通過 ，經過一段時間後，控制單元20再裁止幫浦300與閥302 ，如此不斷的循環模擬血壓訊號。同時可藉由改變不同 098119843 表單編號A0101 第8頁/共20頁 0982033763-0 201043191 時間間期來改變血壓間期（心跳速率），如第六圖所示。 其中，閥302可為一電磁閥，並且閥302主要模擬心臟瓣 膜開關功能。 承上所述，第二壓力調整單元32設置於假體12與第二 容器14之間，第二壓力調整單元32依據一第二壓力值而 輸出液體，控制單元20連接第二壓力調整單元32，而控 制第二壓力值，即第二壓力調整單元32設置第二人工血 管122，並位於假體12與第二容器14之間，以調整壓力大 小。如此，本發明可藉由控制單元20控制第二壓力調整 單元32之第二壓力值，而達到調整血流模擬系統之舒張 壓的目的。其中，第二壓力調整單元32可為一幫浦或一 可調式人工jk管流量控制夾具。 再者，本發明之血流模擬系統更包含一壓力感測器40 。壓力感測器40係用以感測第一壓力值或第二壓力值， 而分別產生一第一感測訊號與一第二感測訊號，並傳送 至控制單元20。如此，本發明可藉由第一感測訊號與第 二感測訊號回傳至控制單元20，而得知血流模擬系統所 模擬血管特性、血流特性是否和預期的相同，並可依據 第一感測訊號與第二感測訊號而調整血流模擬系統。此 外，壓力感測器40可設置於假體12之前，而感測第一壓 力值或第二壓力值，產生一第一感測訊號或一第二感測 訊號。壓力感測器40亦可設置於於假體12之後，而感測 第一壓力值或第二壓力值，產生一第一感測訊號或一第 二感測訊號。甚至，壓力感測器40亦可設置於於假體12( 圖中未示），而量測壓力值。 又，本發明之血流模擬系統可應用於校正一般市面上 098119843 表單編號A0101 第9頁/共20頁 0982033763-0 201043191 的血壓量測裝置，其先設定血流模擬系統所要模擬收縮 壓與舒張壓的大小，再利用待測之企壓量測裝置量測假 體12，以得到收縮壓與舒張壓，之後將量測到之收縮壓 與舒張壓和血流模擬系統設定之收縮壓與舒張壓相比較 ，以校正待測之血壓量測裝置。 承上所述，本發明之血流模擬系統更包含一流量感測 器42，流量感測器42用以感測假體12内之一流量，產生 一第三感測訊號，並傳送第三感測訊號至控制單元20。 此外，流量感測器42設置於假體12與第二容器14之間， 而感測假體12之流量，產生第三感測訊號。 綜上所述，本發明血流模擬系統係由一第一容器容置 一液體，再由一假體傳輸該液體，之後，由一第二容器 容置假體輸出之液體，並輸送該液體經假體至第一容器 。如此，以有效模擬血管特性、血流特性以及人體肌肉 的特性，而提供實驗的方便性。 故本發明實為一具有新穎性、進步性及可供產業上利 用者，應符合我國專利法專利申請要件無疑，爰依法提 出發明專利申請，祈鈞局早曰賜准專利，至感為禱。 惟以上所述者，僅為本發明一較佳實施例而已，並非 用來限定本發明實施之範圍，故舉凡依本發明申請專利 範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與 修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍内。 【圖式簡單說明】 [0005] 第一圖係本發明之一較佳實施例之血流模擬系統的方塊 098119843 表單編號A0101 第10頁/共20頁 0982033763-0 201043191 圖， 第二圖係本發明之一較佳實施例之第一圖的結構示意圖 第三圖係本發明之一較佳實施例之第一容器的結構示意 圖； 第四圖係本發明之另一較佳實施例之血流模擬系統的方 塊圖， 第五圖係本發明之一較佳實施例之第四圖的結構示意圖 Ο ;以及 第六圖係本發明之一較佳實施例之控制第一壓力調整單 元的示意圖。

【主要元件符號說明】 [0006] 10 第一容器 100 殼體 102 緩衝結構 104 進水區 106 緩衝區 1 060第一隔板 1 062第二隔板 108 出水區 12 假體 120 第一人工血管 122 第二人工血管 124 接觸部 126 支撐件 14 第二容器 表單編號A0101 098119843 第11頁/共20頁 0982033763-0 201043191 20 控制單元 30第一壓力調整單元 300 幫浦 302 閥 32 第二壓力調整單元 40 壓力感測器 42 流量感測器 098119843 表單編號A0101 第12頁/共20頁 0982033763-0

Claims (1)

1. 201043191 七、申請專利範圍：《 1 . 一種血流模擬系統，其包含有： 一第一容器，用以容置一液體； 一假體，用以傳輸該液體；以及 一第二容器，容置該假體輸出之該液體，並輸送該液體經 該假體至該第一容器。 2. 如申請專利範圍第1項所述之血流模擬系統，該第一容 器包含： 一殼體，用以容置該液體；以及 〇 一緩衝結構，設置於該殼體内，以緩衝該扠體。 3. 如申請專利範圍第2項所述之血流模擬系統，其中該緩 衝結構包含： 一第一隔板，設置於該殼體内，並位於該殼體内之底部； 以及 一第二隔板，設置於該殼體内，並位於該殼體内之頂部， 且該第一隔板與該第二隔板相隔一距離。 4. 如申請專利範圍第2項所述之血流模擬系統，其中該第 〇 一容器更包含： 一壓力產生單元，連接該殼體，並提供一壓力至該殼體。 5. 如申請專利範圍第4項所述之血流模擬系統，其更包含 一控制單元，耦接該壓力產生單元，以控制該壓力之大小 〇 6. 如申請專利範圍第4項所述之血流模擬系統，其中該壓 098119843 表單編號A0101 第13頁/共20頁 0982033763-0 201043191 力產生單元為一氣壓產生單元。 7. 如申請專利範圍第1項所述之血流模擬系統，其中該第 一容器為一氣密式容器。 8. 如申請專利範圍第1項所述之血流模擬系統，該第二容 器包含： 一殼體，用以容置該液體；以及 一緩衝結構，設置於該殼體内，以缓衝該液體。 9. 如申請專利範圍第8項所述之血流模擬系統，其中該緩 衝結構包含： 一第一隔板，設置於該殼體内，並位於該殼體内之底部； 以及 一第二隔板，設置於該殼體内，並位於該殼體内之頂部， 且該第一隔板與該第二隔板相隔一距離。 10. 如申請專利範圍第8項所述之血流模擬系統，其中該 第二容器更包含： 一壓力產生單元，連接該殼體，並提供一壓力至該殼體。 11. 如申請專利範圍第10項所述之血流模擬系統，其更包 含： 一控制單元，耦接該壓力產生單元，以控制該壓力之大小 〇 12. 如申請專利範圍第10項所述之血流模擬系統，其中該 壓力產生單元為一氣壓產生單元。 13. 如申請專利範圍第1項所述之血流模擬系統，其中該 第二容器為一氣密式容器。 14. 如申請專利範圍第1項所述之血流模擬系統，更包含 098119843 表單編號A0101 第14頁/共20頁 0982033763-0 201043191 一壓力調整單元，設置於該第一容器與該假體之間，該壓 力調整單元依據一壓力值而輸送該液體；以及 控制單元’連接該壓力調整單元’而控制該壓力值。 15.如申請專利範圍第14項所述之血流模擬系統，其中該 壓力調整單元包含： 一幫浦，連接該第一容器，並依據該壓力值而輸送該液體

   16. 如申請專利範圍第15項所述之血流模擬系統，其翁該 壓力調整單元更包含：.... 一閥’連接該幫浦，並受控於該控制單元> 17. 如申請專利範圍第16項所述之血流模擬系統，其中該 闕為一電磁間。 .一— ϋ—- 18. 如申請專利範圍第14項所述之血流模擬系統，更包含 • Μ 一壓力感測器，感測該壓力值，而產生一感測訊號，並傳 送至該控制單元。 : 〇 19. 如申請專利範圍第18項所述之血流模擬系統，其中該 壓力感測器設置該假體之前，而感測該壓力值，產生該感 測訊號。 20. 如申請專利範圍第18項所述之血流模擬系統，其中該 壓力感測器設置該假體之後，而感測該壓力值，產生該感 測訊號。 21. 如申請專利範圍第18項所述之血流模擬系統，其中該 壓力感測器設置該假體，而感測該壓力值，產生該感測訊 號。 098119843 表單編號Α0101 第15頁/共20頁 0982033763-0 201043191 22. 如申請專利範圍第丨項所述之血流模擬系統，更包含 一流量感測器，感測該假體内之一流量，產生一感測訊號 ’並傳送該感測訊號至該控制單元。 23. 如申請專利範圍第22項所述之血流模擬系統，其中 該流量感測器設置於該假體與該第二容器之間，而感測該 假體之該流量，產生該感測訊號。 24. 如申請專利範圍第1項所述之血流模擬系統，更包含 壓力調整單元，設置於該假體與該第二容器之間，該壓 力調整單元依據一壓力值而輸出該液體β 25. 如申請專利範圍第24項所述之血流模擬系統，其中該 控制單元耦接該壓力調整單元，而控制該壓力值。 26. 如申請專利範圍第24項所述之血流模擬系統，其中該 壓力調整單元為一幫浦或一可調式人工企管流量控制夾具 27. 如申請專利範圍第24項所述之^血流模擬系統，更包含 一壓力感測器，感測該壓力值’而產生一感測訊號，並傳 送至該控制單元。 2 8.如申凊專利範圍第2 7項所述之血流模擬系統，其中該 壓力感測器設置該假體之前，而感測該壓力值，產生該感 測訊號。 29.如申請專利範圍第27項所述之血流模擬系統，其中該 壓力感測器設置該假體之後，而感測該壓力值，產生該感 測訊號。 098119843 表單編號Α0101 第16頁/共20頁 0982033763-0 201043191 30. 如申請專利範圍第27項所述之血流模擬系統，其中該 壓力感測器設置該假體，而感測該壓力值，產生該感測訊 號。 31. 如申請專利範圍第1項所述之血流模擬系統，其中該 假體包含： 複數人工血管，用以傳輸該液體；以及 一接觸部，用以包覆該些人工血管。 32. 如申請專利範圍第31項所述之血流模擬系統，其中該 人工血管為一橡膠軟管或一高分子聚合物軟管。 33. 如申請專利範圍第31項所述之血流模擬系統，其中該 接觸部為一矽膠或一凝膠。

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