CN104248478A - 一种多功能体外心脏功能模拟及瓣膜性能测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多功能体外心脏功能模拟及瓣膜性能测试装置，包括流道、直线电机、阻尼装置以及顺应装置，所述流道为设有多个开口的闭合回路，流道内设置有压力传感器，所述直线电机的主轴上套装有活塞，直线电机安装于流道上方，活塞设置在流道内；所述直线电机两端的流道内分别设有瓣膜固定装置，在直线电机和两瓣膜固定装置形成的互补流道上设有顺应装置和阻尼装置。本发明结构简单，构思新颖，该装置通过改变外部流道的接法将人工心脏瓣膜耐久性能测试、人工心脏瓣膜脉动流性能测试、左心辅助泵性能测试、介入瓣模拟使用测试以及作为脉动压力发生器使用等功能集于一体，很大程度上为使用者提供了方便、降低了设备的购置成本。

Description

一种多功能体外心脏功能模拟及瓣膜性能测试装置

技术领域

本发明涉及一种医疗器械领域的测试装置，更具体地是涉及一种用于多功能体外心脏功能模拟的多功能测试装置。

背景技术

心血管疾病是造成世界范围内致残和过早死亡的主要原因，据世界心脏联盟统计，全世界范围内每死亡三人中，就有一人的死因是心血管病症，且心血管疾病的死亡率远高于包括癌症、艾滋病在内的其他疾病，已经成为威胁人类健康的“头号杀手”。对于心血管疾病，目前主要通过药物治疗或者采用相应的心血管医疗器械进行体外辅助治疗或者进行体内移植。采用相应的心血管医疗器械进行辅助治疗或者心血管医疗器械进行植入手术前，必须在体外对其的各项性能指标进行模拟测试以确保其安全有效。而心血管医疗器械在体外进行测试时，需有相应的测试的装置为其提供必要的测试环境和条件。

中国专利公告号为CN100348279C公开了一种人工心脏的模拟循环测试***，该***由四个测试腔以及相关的连接流路、测试设备以及流路器件组成，通过采用自适应阻尼阀以及相应的连通结构，结合腔室顺应性设定以及手动阻尼阀结构，表征人体动脉血管的动态响应特性，使***可以按照初始选择的生理参数进行调整测试。该***体积相对较小，测试较灵活，但其功能单一，只能测试人体动脉血管的动态响应特性和人工心脏动力***的性能。然而心血管医疗器械需要测试的指标很多，如血液流动特性、稳定性和介入瓣模拟使用的性能等。若心血管医疗器械每进行一项测试时，都需要重新更换测试装置，不仅费时费力，而且大大提高了测试的成本。

发明内容

针对上述不足，本发明的目的在于提供一种结构简单、集多种测试功能于一体的体外心脏功能模拟及瓣膜性能测试装置。

本发明是通过以下的技术方案来实现的：

一种多功能体外心脏功能模拟及瓣膜性能测试装置，所述装置包括流道、直线电机、顺应装置以及阻尼装置，所述流道为设有多个开口的闭合回路，所述流道内设置有压力传感器，所述直线电机的主轴上套装有活塞，所述直线电机安装于流道上方，所述活塞设置在流道内；所述直线电机两端的流道内分别设置有瓣膜固定装置：瓣膜固定装置一和瓣膜固定装置二，在所述瓣膜固定装置一、直线电机和瓣膜固定装置二形成的互补流道上设置有顺应装置和阻尼装置，所述顺应装置、阻尼装置与流道相连通。

作为该技术方案的更进一步，所述压力传感器至少设置两个：压力传感器一和压力传感器二，所述压力传感器一设置在直线电机与瓣膜固定装置一之间的流道上，所述压力传感器二安装在瓣膜固定装置一与顺应装置之间的流道内。

作为该技术方案的更进一步，所述压力传感器一和压力传感器二通过控制箱与电脑***连接。

作为该技术方案的更进一步，所述流道上至少设置有三个开口，所述开口分别设置在直线电机和瓣膜固定装置二之间的流道上、瓣膜固定装置一和顺应装置之间的流道上以及顺应装置和瓣膜固定装置二之间的流道上。

作为该技术方案的更进一步，所述流道内还设置有加热器和温度传感器，更进一步的，所述加热器以及温度传感器均通过控制器与电脑***连接。

作为该技术方案的更进一步，所述流道上设置有三套顺应装置和两套阻尼装置。

作为该技术方案的更进一步，所述直线电机通过控制器与电脑***相连接。

作为该技术方案的更进一步，所述的一种体外心脏功能模拟及耐久性测试装置用于人工心脏瓣膜耐久性测试、人工心脏瓣膜脉动流性能测试、左心辅助泵性能测试、介入瓣模拟使用测试以及作为脉动压力发生器使用。

有益效果：本发明的结构简单，构思新颖，设计精巧，该装置通过改变流道的接法将人工心脏瓣膜耐久性测试功能、人工心脏瓣膜脉动流性能测试、左心辅助泵性能测试、介入瓣模拟使用测试功能以及作为脉动压力发生器功能集于一体，很大程度上降低了设备的购置成本，简化了操作，且由于结构设计合理，后期使用维护的综合成本也比较低；此外，该结构体积小，便于移动和运输，扩大了其使用范围也降低了运输成本。

附图说明：

图1为本实施例的立体图。

图2为本实施例的俯视图。

图3为进行左心辅助泵性能测试时的结构示意图。

图4为进行介入瓣模拟使用测试的结构示意图。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明，但发明的保护范围不受实施例所限。

见图1，一种多功能体外心脏功能模拟及瓣膜性能测试装置，主要包括流道1、直线电机2、阻尼装置3以及顺应装置4。流道1是由四条管道串联形成的闭合通道，每条通道的两端均用有机玻璃盖板及O型圈进行密封。为了保护流道1，将流道1设置于一长方体的本体1a内，同时为了便于观察测试情况，长方体本体1a由透明的有机玻璃制成。

流道1上安装有一直线电机2，直线电机2的主轴上套装有一活塞5，活塞5探入设置于流道1内。直线电机2带动活塞5上下运动模拟人体心脏的跳动，为测试装置提供压力和动力。

见图2，在直线电机2两端的流道1内分别安装有瓣膜固定装置一6和瓣膜固定装置二7。为了便于观察瓣膜的开闭状态，可以在本体1a上，与瓣膜固定装置一6和瓣膜固定装置二7对应的位置上，分别开设一个透明的观察窗8。在直线电机2与瓣膜固定装置一6之间的流道1上设置有一压力传感器一9，压力传感器一9的探头探入设置在流道1内，压力传感器一9的另一端通过电缆与控制箱相连，控制器再将数据传输给电脑***。在瓣膜固定装置一6右端（以下的左、右、顺时针和逆时针的描述均以图2为标准，并不限于对本发明结构的限定）的流道1上安装有压力传感器二10，压力传感器二10的安装方式与压力传感器一同，其探头探入设置在流道1内，压力传感器二10的另一端通过电缆与控制箱相连，控制箱再将数据传输给电脑***，压力传感器9和10在本装置中分别模拟测量的是心室压和主动脉压。沿着顺时针方向，在瓣膜固定装置一6和瓣膜固定装置二7之间的流道上依次安装有顺应装置一3a、阻尼装置一4a、顺应装置二3b、阻尼装置二4b以及阻尼装置三的液容装置3c。顺应装置一3a、顺应装置二3b以及液容装置3c与流道1相连通。阻尼装置一4a和阻尼装置二4b则设置在流道1内。顺应装置一3a的设置是为了调节主动脉的顺应性，顺应装置二3b是用于调节外周血管的顺应性，而液容装置3c则是为了调节左心房的顺应特性。阻尼装置一4a的作用是调节主动脉的阻尼，阻尼装置二4b的设置则是为调节外周血管的阻尼。

见图2，为了调节和监控流道1内液体的温度，在膜瓣固定装置二7和顺应装置三3c之间的流道1内设置一温度传感器12，而在顺应装置二3b附近的流道1内安装一加热棒11，温度传感器12的探头设置于流道1内，温度传感器12的另一端通过电缆与控制箱相连，控制箱再将数据传输给电脑***；加热棒11的安装连接方式与温度传感器12相同。

进行人工心脏瓣膜脉动流测试时，在图2中的膜瓣固定装置一6和膜瓣固定装置二7处装上被测人工心脏瓣膜，同时在顺应装置3内加入适量的测试液，调节阻尼装置4至合适的阻抗。

启动直线电机2和控制箱，压力传感器一9和压力传感器二10进入工作状态，用于测试主动脉的收缩压和舒张压，流道1内的加热棒11用于对测试液进行加热，温度传感器12用于对测试液的温度进行控制，二者的共同作用使得测试液的工作温度一直维持在37℃±0.1℃。工作时，直线电机2上下运动通过活塞5将压力传递给该段的测试液，测试液顺时针流经压力传感器一9、膜瓣固定装置一6、压力传感器二10、顺应装置3、阻尼装置4以及膜瓣固定装置二7，最后回流至原始点，整个过程模拟人体心脏跳动供血，通过压力传感器一和压力传感器二上显示的数据即可测得人工心脏瓣膜的脉动流性能参数。

在进行人工心脏瓣膜耐久性能测试时，将图2中的膜瓣固定装置一6拆除，将被测人工心脏瓣膜固定在膜瓣固定装置二7上，其中人工心脏瓣膜的安装方向与进行脉动流测试时的安装方向相反；然后通过顺应装置一3a向流道1内通入所需量的测试液，同时调节阻尼装置一4a和阻尼装置4b至合适的阻抗。

开启直线电机2和控制箱，整个测试***的压力和温度分别由压力传感器9和10、加热棒11和温度传感器12控制，加热棒11和温度传感器12共同作用使得测试液的工作温度始终维持在37℃。启动直线电机2，直线电机2上下运动通过活塞5将力直接作用于该段测试液上，由于人工心脏瓣膜是单向流通的，测试液携带作用力在流道内逆时针传递，最后回流至原点。测试液在流动的过程中，作用力作用于膜瓣固定器二7上的人工瓣膜上，直至人工心脏膜瓣破坏即可测出人工心脏瓣膜的耐久性能。

左心辅助泵性能测试时，见图3，将顺应装置一3a和阻尼装置一4a之间的流道1进行封堵，在本装置上外接一左心辅助泵，左心辅助泵通过管道与本装置相连通，具体连接方式为：打开直线电机2端侧通道口A的端盖，通道口A处装有专用接头，专用接头的作用是为了方便连接管道，在该通道口A上的接头外接管道，管道上串联连接有一左心辅助泵，左心辅助泵再通过管道分别与瓣膜固定装置一6右侧的通道口B和阻尼装置一4a端侧的通道口C相连。其中通道口B、通道口C处也均装有专用接头，方便通道口B和通道口C与管道的连接。通过顺应装置一3a向本装置注入适量的测试液。

开启直线电机2和控制箱，控制箱控制压力传感器一9和压力传感器二10进行工作状态，流道1内的加热棒11和温度传感器12在控制器的作用下也进入工作状态，加热棒11用于对测试液进行加热，而温度传感器12则对测试液的温度进行控制，二者的共同作用使得测试液的工作温度一直维持在37℃。工作时，直线电机2上下运动通过活塞将力传递给该段的测试液，测试液同时从外接的管道和流道内流动，一部分测试液经过管道、左心辅助泵，再进入管道；另一部分测试液在流道内流动，经过瓣膜固定装置一6到达通道口B时，最后两部分测试液在通道口B处汇合，最后一起从通道口C进入，经由阻尼装置二4b、液容装置3c以及瓣膜固定装置二7回流至原始点。本测试通过外接左心辅助泵，从而测试左心辅助泵在不同压力、流量及心率下的各项参数。

在进行介入瓣模拟使用测试时，见图4，在膜瓣固定装置一6右侧的通道口B和顺应装置二3b端侧的通道口C之间外接一主动脉硅胶模型，同时将顺应装置一3a和阻尼装置一4a之间的流道1进行封堵，再向顺应装置一3a向整个装置内注入测试液。为了方便通道口B和通道口C与管道的连接，可在通道口B和通道口C处装上专用接头。

开启直线电机2和控制箱，控制箱控制压力传感器一9、压力传感器二10、加热棒11和温度传感器12进行工作状态，流道1内的加热棒11和温度传感器12共同作用使得测试液的工作温度一直维持在37℃。

医生可以模拟手术现场，在主动脉硅胶模型上模拟释放介入瓣，从而练习手术释放的准确性。此外，主动脉硅胶模型也可以换成冠脉模型或者支架、导管等心血管产品。

当作为脉动压力发生器时，将瓣膜固定装置一6和瓣膜固定装置二7两侧的流道1进行封堵，打开直线电机2端侧的一个通道口A，接上需要提供压力的装置，再通过直线电机2端侧的另一个通道口，向该段流道1（直线电机2对应的瓣膜固定装置一6和瓣膜固定装置二7之间的流道内）注入测试液。开启直线电机2，直线电机2上下运动产生的压力通过活塞5传递给测试液，测试液再将其传递给所需要的装置。

Claims (9)

1.一种多功能体外心脏功能模拟及瓣膜性能测试装置，其特征在于：所述装置包括流道、直线电机、顺应装置以及阻尼装置，所述流道为设有多个开口的闭合回路，所述流道内设置有压力传感器，所述直线电机的主轴上套装有活塞，所述直线电机安装于流道上方，所述活塞设置在流道内；所述直线电机两端的流道内分别设置有瓣膜固定装置：瓣膜固定装置一和瓣膜固定装置二，在所述瓣膜固定装置一、直线电机和瓣膜固定装置二形成的互补流道上设置有顺应装置和阻尼装置，所述顺应装置、阻尼装置与流道相连通。

2.根据权利要求1所述的一种多功能体外心脏功能模拟及瓣膜性能测试装置，其特征在于：所述压力传感器至少设置两个：压力传感器一和压力传感器二，所述压力传感器一设置在直线电机与瓣膜固定装置一之间的流道上，所述压力传感器二安装在瓣膜固定装置一与顺应装置之间的流道内。

3.根据权利要求1或2所述的一种多功能体外心脏功能模拟及瓣膜性能测试装置，其特征在于：所述压力传感器一和压力传感器二通过控制箱与电脑***连接。

4.根据权利要求1所述的一种多功能体外心脏功能模拟及瓣膜性能测试装置，其特征在于：所述流道上至少设置有三个开口，所述开口分别设置在直线电机和瓣膜固定装置二之间的流道上、瓣膜固定装置一和顺应装置之间的流道上以及顺应装置和瓣膜固定装置二之间的流道上。

5.根据权利要求1所述的一种多功能体外心脏功能模拟及瓣膜性能测试装置，其特征在于：所述流道内还设置有加热器和温度传感器。

6.根据权利要求5所述的一种多功能体外心脏功能模拟及瓣膜性能测试装置，其特征在于：所述加热器以及温度传感器均通过控制箱与电脑***连接。

7.根据权利要求1所述的一种多功能体外心脏功能模拟及瓣膜性能测试装置，其特征在于：所述流道上设置有三套顺应装置和两套阻尼装置。

8.根据权利要求1所述的一种多功能体外心脏功能模拟及瓣膜性能测试装置，其特征在于：所述直线电机通过控制箱与电脑***相连接。

9.根据权利要求1-8任意一项所述的一种多功能体外心脏功能模拟及瓣膜性能测试装置用于人工心脏瓣膜耐久性测试、人工心脏瓣膜脉动流性能测试、左心辅助泵性能测试、介入瓣模拟使用测试以及作为脉动压力发生器使用。