[发明专利]人体模拟循环系统

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种医疗器械检测技术领域的模拟系统，具体是一种可用于心室辅助装置体外性能测试，并可产生搏动液流的人体模拟循环系统。

背景技术

目前，心室辅助装置不仅可作为心脏移植的过渡桥梁，也是通向心肌恢复的目的方法，更多应用于终末期严重心力衰竭的治疗。但心室辅助装置要应用于动物实验和临床试验，必须先在体外模拟循环系统中对其性能进行测试，优化心室辅助装置结构和控制系统，以减少动物实验的时间和成本。

经对现有技术的文献检索发现，《生物医学工程学杂志》上发表的《体外模拟心血管系统血液动力学性能分析》(2006年第23卷第4期第778-780页)提到了一种体外模拟循环实验台，该实验台基于三元件单弹性腔模型构建，主要用于测试轴流式血泵的性能，包括转速、循环回路中的压力和流量等参数，但该实验台并未对血泵的控制构建闭环回路，没有将采集的信号用于实现对血泵的反馈控制，同时没有对自然心脏的搏动状态进行模拟，所以不能反映出心脏模拟组件与血泵之间的相互影响。

又经检索发现，中国专利公开号CN101380490A的专利文件中提供了一种可实时监测人工心脏血泵工作状态的医学实验系统，该系统与上述文献中提和的体外模拟循环实验台结构基本相同，主要不同之处在于加入了对血泵的温度测试，并将所有检测到的流量、温度、压力信号通过数据采集器同时显示在PC机上，但该系统与前述装置一样，也没有对自然心脏的搏动状态进行模拟。

中国专利公开号CN1846605A的专利文件中提供了一种用于对人工心脏进行体外模拟循环测试的系统，该系统构建了体循环和肺循环模型，能够表征人体动脉血管的动态响应特性，系统可以按照初始选择的生理参数进行调整，对测试生理环境具备一定的适应性，但该系统仅仅只适用于对全人工心脏进行测试，并不考虑自然心脏的状态，同时也不能对心室辅助装置进行测试。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种人体模拟循环系统，构建了心脏模拟组件和心室辅助装置的联合流路系统，并能对心脏模拟组件、心室辅助装置的工作状态和其相互作用进行监测和控制。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：心脏模拟组件、心脏控制系统、传感装置、数据采集系统、外周模拟组件和心室辅助装置，其中：心脏控制系统与心脏模拟组件相连接，心脏模拟组件和外周模拟组件依次串联组成心脏模拟流路系统，心室辅助装置与心脏模拟组件并联组成心室辅助流路系统。传感装置连接到心脏模拟和心室辅助联合流路系统中，数据采集系统的输入端分别与传感装置和计算机相连接以接收压力流量信号和控制指令，数据采集系统的输出端与心脏控制系统和心室辅助装置相连接。

所述的心脏模拟组件包括：液囊、气囊、第一单向阀和第二单向阀，其中：气囊与液囊粘结固定，气囊经气管与心脏控制系统相连接，液囊经液管分别与第一单向阀、第二单向阀、外周模拟组件和心室辅助装置相连接。

所述的第一单向阀和第二单向阀用于模拟房室瓣和动脉瓣。

所述液囊的侧壁和底部共有设有3处管状开口，其中：位于侧壁的两处管状开口分别与第一单向阀和第二单向阀相连接，位于底部的管状开口与心室辅助装置相连接，该液囊用于模拟左心室。

所述气囊的侧壁设有2处管状开口并分别经进气管与心脏控制系统相连接，气囊的底部设有圆孔，使液囊底部的管状开口通过，气囊在侧壁的上缘和底部分别与液囊粘结密封。

所述的液囊和气囊均为空心半球状结构，采用医用聚氨酯材料制成。

所述的心室辅助装置包括：血泵、控制器、手动开关阀、第三单向阀和第四单向阀，其中：手动开关阀的两端分别与液囊和血泵相连接，第三单向阀和第四单向阀分别连接在血泵的进口和出口位置，控制器分别与血泵和数据采集系统相连接。

所述的血泵为搏动式血泵或非搏动式血泵。

所述的外周模拟组件包括：弹性腔、阻尼阀和血液容器，其中：弹性腔的输入端经液管分别与心脏模拟组件和心室辅助装置的出口处相连接，弹性腔的输出端连接阻尼阀的一端，阻尼阀的另一端经血液容器与心脏模拟组件的入口处相连接。

所述的阻尼阀用于模拟整个循环系统的外周阻力，所述的血液容器用于模拟左心房。

所述的弹性腔用于模拟动脉的顺应性，该弹性腔为圆筒状结构，弹性腔的下端两侧设有2个管状开口，弹性腔的内部设有弹簧和密封滑块，其中：弹簧两端分别连接在弹性腔的上端中心和密封滑块的中心，密封滑块在弹性腔内滑动设置并将弹性腔分成两个腔室。