[发明专利]用于血泵性能测试的模拟血液循环系统

说明书

技术领域

本发明涉及生物医学工程技术，尤其是涉及一种用于血泵性能测试的模拟血 液循环系统。

背景技术

血泵作为心室辅助装置，为等待心脏移植的病人提供了一种解决方法。以往 血泵需要进行动物实验测试其性能参数，往往时间长，耗费多。而模拟血液循 环系统就是为了解决这一问题而研制的，它可以测试血泵的性能，缩短血泵研 发的周期。

目前，模拟血液循环系统都采用弹性腔原理来模拟血管的顺应性，弹性腔采 用注有一定压缩空气的容器来得到。对于血管的阻力特点，一般都采用阻尼阀 来达到(可以参见中国专利CN1846605A和CN101380490A)。而至于心脏泵血 的模拟，一些模拟血液循环系统直接使用研发的血泵来实现，这种方法不能观 测血泵在人体心脏没有完全失效状态下对血液循环系统的影响；另外也有如昆 士兰大学采用压缩空气通过电磁阀进入或者排出容器，以使容器中的液体排出 或者吸入，控制电磁阀开闭的频率可以得到相应的心率，这种方法可以模拟整 个血液循环系统，但是占用的体积很大，而且耗费也很高。另外上面提到的容 器腔模拟血管顺应性和阻尼阀模拟血管阻力也具有相对较大的体积。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于血泵性能测试的模拟血液循环系统，能够实现 心脏搏动以及血管生理特征的模拟。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

包括螺旋式容器和圆柱容器、两个单向膜片、气动管、带弹簧的无摩擦气缸、 螺旋形管道、凸轮机构、两个接头；与直流电机连接的凸轮机构的凸轮旋转， 经凸轮机构的从动件，转变为从动件的往复直线运动，从动件顶端带动内装液 体的螺旋式容器的螺旋部分做伸缩运动，螺旋式容器的无螺旋部分的两端分别 与第一、第二单向膜片连通，第一单向膜片与内装液体的圆柱容器连通后，内 装液体的圆柱容器接螺旋形管道的一端，第二单向膜片与内装液体的带弹簧的 无摩擦气缸一端液体连通，螺旋形管道另一端的液体经气动管与内装液体的带 弹簧的无摩擦气缸中液体连通，内装液体的带弹簧的无摩擦气缸另一端弹簧端 与调节螺钉连接，内装液体的圆柱容器和内装液体的带弹簧的无摩擦气缸上分 别设有一个与血泵连通的接头。

所述的螺旋式容器由硅胶制成，分为螺旋和无螺旋两部分，其中螺旋部分的 螺距P为10～15mm，有6～8个牙；底面直径30～40mm，总共的容积为100～150mL， 其中可压缩部分为70～100mL。

所述的单向膜片由两个半圆形瓣膜和底盘构成，瓣膜以直径为轴对称安装在 底盘上，通过支点相连接，瓣膜绕支点45～60°旋转，每个瓣膜上分别连接一个 弹簧；底盘与管道相粘结，第一单向膜片的带弹簧一端朝向螺旋式容器，第二 单向膜片的带弹簧一端朝向带弹簧的无摩擦气缸，整个单向膜片直径为5mm。

所述的带弹簧的无摩擦气缸的容积为100～150mL，其中可贮存液体的部分容 积为70～100mL；弹簧的刚度范围为15～18N/mm，弹簧上连接一个调节螺钉。

所述的螺旋形管道管径为2～5mm。

所述的凸轮机构远毂半径和近毂半径相差60～90mm，近毂半径与远毂半径 之间的夹角∠AOB为135°。

本发明的有益效果是：

结构简单，只需要普通的小型直流电机和简单的凸轮机构就能模拟心脏的运 动，并且其它部件的结构也相对简单；占用体积小，所有部件体积都不大，可 以集成到一个箱体里，便于移动；生理参数易于调整，可以通过调整电机的转 速来控制心率，而收缩与舒张时间比则可以通过更换凸轮的形状来达到，另外 血管顺应性的改变则可以通过调整弹簧的刚度来达到，血管阻力则由螺旋形管 道的截面形状和管道的长度控制。所以本系统有利于模拟循环系统向简单、便 携以及模拟参数多样化发展。

附图说明

图1是本发明的结构原理示意图。

图2是螺旋式容器的结构示意图。

图3是单向膜片的正向结构图。

图4是单向膜片的侧向结构图。

图5是凸轮的结构示意图。

图中：1、螺旋式容器，2、圆柱容器，3、单向膜片，4、气动管，5、带弹 簧的无摩擦气缸，6、螺旋形管道，7、凸轮机构，8、接头，3.1、支点，3.2、 底盘，3.3、瓣膜，3.4、弹簧。

图中未标出单位的均为mm。

具体实施方式